能源基地直流外送系统的并网模式选择研究
发布时间：2020-11-16 10:02
随着“一带一路”建设和“全球能源互联网”战略的实施,推动了各大洲大型能源基地开发和电网跨国互联,实现清洁能源大规模、大范围、高效率优化配置,是今后一段时期内电网发展的重要方向。直流输电以其在大容量、远距离输电方面的明显优势,已成为推动我国电力发展的重要技术手段。目前有的新建能源基地地理位置偏远,远离负荷中心。能源基地近端的地方电网有并网需求,但是这些地方电网规模小、网架结构弱,是否能够通过与直流系统相连,获得多方满足技术经济要求的效果,是规划设计中亟待解决的课题。据此,本文基于规划视角,研究能源基地直流外送系统的并网模式选择问题,论文具体研究内容如下:(1)建立了考虑地方电网的能源基地直流外送系统模型。分析了能源基地直流外送系统联网和孤岛接入的并网模式特点及存在的技术问题,建立了包括直流系统主电路模块、控制系统模块、直流附加控制模块的能源基地直流外送系统模型;采用动态等值法建立了地方电网动态模型;参考某实际直流工程参数,搭建了 BPA仿真模型。(2)确定了基于电力电量分析和系统备用容量分析的并网模式选择原则,以联网和孤岛并网模式为对照组,从潮流、短路电流、暂态稳定的角度提出了能源基地直流外送系统的并网模式选择方法,给出了模式选择方法的总体流程及步骤;设计了潮流、短路电流、暂态稳定校验具体内容;确定了第一级、第二级暂态安全稳定校验标准和暂稳校验判据。最后,以某实际直流工程为算例,验证了模式选择方法的有效性与适应性。(3)针对联网和孤岛模式转换问题,提出了一种同时满足联网和孤岛稳定运行条件的并网模式GICM(grid＆island-connected mode,简称GICM)并确定其接线方案。进一步地,提出了 GICM模式选择方法;设计了包括潮流调整、短路电流限制和暂态稳定控制的方案改造措施;通过算例仿真验证了 GICM模式选择方法的有效性。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM73
【部分图文】：
我国采用直流外送的能源基地大多与容量大、网架强的地方电网在直流系统送端联网后，??再经直流外送到负荷中心，即联网接入模式（ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｍｏｄｅ，记为ＧＣＭ）。以云广??±８００ｋＶ／５０００ＭＷ特高压直流输电系统为例（接线如下图２－１所示），其将小湾水电站４ｘ６９５ＭＷ、??金安桥水电站４ｘ５９５ＭＷ的电能输送到广东电网，同时在送端换流站并入云南电网。其优点在??于当直流闭锁导致功率无法送出时，近端地方电网的发电机、负荷能够发挥功率调节作用，??承担一部分功率转移量，因而送端频率稳定性问题较少［４４］。??但是，采用ＧＣＭ，当直流外送功率较大时，直流扰动会使送端交流联络线潮流加重，极??端情况下可能导致规模小、网架结构弱的地方电网失稳，对送端系统带来严重冲击。??金安桥电厂??小湾电厂?＾雄换流站ｓｒ＊流??和平变电站??南??图２－１云南一广东高压直流系统接线图??２．３孤岛接入模式的问题??为了有效隔离地方电网与直流系统的相互影响，也有将能源基地直接接入直流整流侧换??６??
不与送端地方电网联网，即孤岛接入模式（ｉｓｌａｎｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｍｏｄｅ，记为ＩＣＭ）。这样，??直流线路只传输能源基地送出的功率，与当地电网无功率交换，形成电气关系上的“孤岛”。??我国投运的呼伦贝尔－辽宁、向家坝一上海、蒙古－天津（接线如下图２－２所示）等直流工??程送端采用ＩＣＭ，这种方案的优点在于能有效隔离地方电网与直流系统相互影响。但是，对??于ＩＣＭ，直流系统扰动会导致能源基地发电机发出功率与直流输送功率间的不平衡，引起送??端系统频率和电压波动。当能源基地出现大量有功功率盈缺时，仅依靠原动机和调速器调节，??难以快速解决频率波动问题。??锡伯敖包?＿???＿??京津唐电Ｍ??布斯放包??图２－２蒙古一天津高压直流系统接线图??２．４能源基地直流外送系统建模??能源基地直流外送系统总体建模框架如下图２－３所示：??能源基地直流外送系统模型???４ｒ??Ｉ???直流系统模型?交流系统模型??Ｙ?Ｙ??；???Ｉ???主ｔｋ路１１控制系统１１能源基地Ｉ?Ｉ受端无穷大系ｆ??图２－３能源基地直流外送系统总体建模框架??其中，能源基地每台发电机组均采用５阶或６阶模型，并考虑励磁、调速系统作用。地??方电网等值为单台发电机和综合负荷，其发电机类型与能源基地机组保持一致。直流输电线??路采用准稳态模型，并考虑直流紧急功率控制与附加频率控制作用。对直流控制的建模方面，??基于ＣＩＧＲＥ标准系统控制模块建立与工程实际较为一致的有功／无功控制模型，使得直流系??统可以按照实际工况调节附加有功控制器
不与送端地方电网联网，即孤岛接入模式（ｉｓｌａｎｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｍｏｄｅ，记为ＩＣＭ）。这样，??直流线路只传输能源基地送出的功率，与当地电网无功率交换，形成电气关系上的“孤岛”。??我国投运的呼伦贝尔－辽宁、向家坝一上海、蒙古－天津（接线如下图２－２所示）等直流工??程送端采用ＩＣＭ，这种方案的优点在于能有效隔离地方电网与直流系统相互影响。但是，对??于ＩＣＭ，直流系统扰动会导致能源基地发电机发出功率与直流输送功率间的不平衡，引起送??端系统频率和电压波动。当能源基地出现大量有功功率盈缺时，仅依靠原动机和调速器调节，??难以快速解决频率波动问题。??锡伯敖包?＿???＿??京津唐电Ｍ??布斯放包??图２－２蒙古一天津高压直流系统接线图??２．４能源基地直流外送系统建模??能源基地直流外送系统总体建模框架如下图２－３所示：??能源基地直流外送系统模型???４ｒ??Ｉ???直流系统模型?交流系统模型??Ｙ?Ｙ??；???Ｉ???主ｔｋ路１１控制系统１１能源基地Ｉ?Ｉ受端无穷大系ｆ??图２－３能源基地直流外送系统总体建模框架??其中，能源基地每台发电机组均采用５阶或６阶模型，并考虑励磁、调速系统作用。地??方电网等值为单台发电机和综合负荷，其发电机类型与能源基地机组保持一致。直流输电线??路采用准稳态模型，并考虑直流紧急功率控制与附加频率控制作用。对直流控制的建模方面，??基于ＣＩＧＲＥ标准系统控制模块建立与工程实际较为一致的有功／无功控制模型，使得直流系??统可以按照实际工况调节附加有功控制器
【参考文献】
本文编号：2886006
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM73
【部分图文】：
我国采用直流外送的能源基地大多与容量大、网架强的地方电网在直流系统送端联网后，??再经直流外送到负荷中心，即联网接入模式（ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｍｏｄｅ，记为ＧＣＭ）。以云广??±８００ｋＶ／５０００ＭＷ特高压直流输电系统为例（接线如下图２－１所示），其将小湾水电站４ｘ６９５ＭＷ、??金安桥水电站４ｘ５９５ＭＷ的电能输送到广东电网，同时在送端换流站并入云南电网。其优点在??于当直流闭锁导致功率无法送出时，近端地方电网的发电机、负荷能够发挥功率调节作用，??承担一部分功率转移量，因而送端频率稳定性问题较少［４４］。??但是，采用ＧＣＭ，当直流外送功率较大时，直流扰动会使送端交流联络线潮流加重，极??端情况下可能导致规模小、网架结构弱的地方电网失稳，对送端系统带来严重冲击。??金安桥电厂??小湾电厂?＾雄换流站ｓｒ＊流??和平变电站??南??图２－１云南一广东高压直流系统接线图??２．３孤岛接入模式的问题??为了有效隔离地方电网与直流系统的相互影响，也有将能源基地直接接入直流整流侧换??６??
不与送端地方电网联网，即孤岛接入模式（ｉｓｌａｎｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｍｏｄｅ，记为ＩＣＭ）。这样，??直流线路只传输能源基地送出的功率，与当地电网无功率交换，形成电气关系上的“孤岛”。??我国投运的呼伦贝尔－辽宁、向家坝一上海、蒙古－天津（接线如下图２－２所示）等直流工??程送端采用ＩＣＭ，这种方案的优点在于能有效隔离地方电网与直流系统相互影响。但是，对??于ＩＣＭ，直流系统扰动会导致能源基地发电机发出功率与直流输送功率间的不平衡，引起送??端系统频率和电压波动。当能源基地出现大量有功功率盈缺时，仅依靠原动机和调速器调节，??难以快速解决频率波动问题。??锡伯敖包?＿???＿??京津唐电Ｍ??布斯放包??图２－２蒙古一天津高压直流系统接线图??２．４能源基地直流外送系统建模??能源基地直流外送系统总体建模框架如下图２－３所示：??能源基地直流外送系统模型???４ｒ??Ｉ???直流系统模型?交流系统模型??Ｙ?Ｙ??；???Ｉ???主ｔｋ路１１控制系统１１能源基地Ｉ?Ｉ受端无穷大系ｆ??图２－３能源基地直流外送系统总体建模框架??其中，能源基地每台发电机组均采用５阶或６阶模型，并考虑励磁、调速系统作用。地??方电网等值为单台发电机和综合负荷，其发电机类型与能源基地机组保持一致。直流输电线??路采用准稳态模型，并考虑直流紧急功率控制与附加频率控制作用。对直流控制的建模方面，??基于ＣＩＧＲＥ标准系统控制模块建立与工程实际较为一致的有功／无功控制模型，使得直流系??统可以按照实际工况调节附加有功控制器
不与送端地方电网联网，即孤岛接入模式（ｉｓｌａｎｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｍｏｄｅ，记为ＩＣＭ）。这样，??直流线路只传输能源基地送出的功率，与当地电网无功率交换，形成电气关系上的“孤岛”。??我国投运的呼伦贝尔－辽宁、向家坝一上海、蒙古－天津（接线如下图２－２所示）等直流工??程送端采用ＩＣＭ，这种方案的优点在于能有效隔离地方电网与直流系统相互影响。但是，对??于ＩＣＭ，直流系统扰动会导致能源基地发电机发出功率与直流输送功率间的不平衡，引起送??端系统频率和电压波动。当能源基地出现大量有功功率盈缺时，仅依靠原动机和调速器调节，??难以快速解决频率波动问题。??锡伯敖包?＿???＿??京津唐电Ｍ??布斯放包??图２－２蒙古一天津高压直流系统接线图??２．４能源基地直流外送系统建模??能源基地直流外送系统总体建模框架如下图２－３所示：??能源基地直流外送系统模型???４ｒ??Ｉ???直流系统模型?交流系统模型??Ｙ?Ｙ??；???Ｉ???主ｔｋ路１１控制系统１１能源基地Ｉ?Ｉ受端无穷大系ｆ??图２－３能源基地直流外送系统总体建模框架??其中，能源基地每台发电机组均采用５阶或６阶模型，并考虑励磁、调速系统作用。地??方电网等值为单台发电机和综合负荷，其发电机类型与能源基地机组保持一致。直流输电线??路采用准稳态模型，并考虑直流紧急功率控制与附加频率控制作用。对直流控制的建模方面，??基于ＣＩＧＲＥ标准系统控制模块建立与工程实际较为一致的有功／无功控制模型，使得直流系??统可以按照实际工况调节附加有功控制器
【参考文献】
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本文编号：2886006
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