作为电网运行的一般性问题,构建应用系统服务的首要目标是保证电网的安全稳定运行。只有在电网安全、稳定、可靠运行的前提下,才可能提出电网的优化、经济及环保运行问题。
风火能源基地通过交、直流输电网络向外输送电力,是电网电源组织及网络架构的一种特定模式,这种模式使得电网运行方式更加灵活。从电源看,可以将风能的不可逆性与以火电为代表的常规能源的可控性进行有机结合,在能源发电配比上寻求经济和环保的均衡性安排。从网络供电能力看,输电通道采用交、直流混合网架,能提升电网总体接纳电源产出的能力,在一定时期内避免引发电源发展尤其是新能源发展的“天花板”触顶瓶颈,在满足负荷需求上形成电源和网架的良性匹配。这种模式有利于发挥不同输电方式优势,在正常运行情况下可以合理搭配交流通道与直流通道的电力流量,在事故或扰动情况下充分利用交、直流相互支援优势,采取均衡性控制方法,可以更大范围采取调控方式,消除故障影响,提高供电可靠性。
构建交、直流外送源网协调安全稳定控制系统的另一个目标是尽可能发挥输电通道的输送能力,减小一次性能源的消耗。这要求在研发部署安全稳定控制应用系统时,要以交、直流外送通道输电能力最大化及新能源出力最大化为优化控制目标。
1)安全稳定运行原则
大规模风火打捆电力外送首先要面对电网的安全运行,控制系统的构建要首先满足安全稳定导则规定的各项要求。离开安全稳定运行的输电能力提升会埋下事故隐患,因为风力资源的随机波动性会影响风电出力的稳定性。交、直流输电网要经历建设、过渡、成熟的发展过程,直流运行及调控特性应与对应的运行方式相适应,必须构建完善的计算、分析、裕度评估、运行辅助决策等应用,应长期跟踪电网的实时运行保证电网的安全稳定作为首要原则。
2)输电能力最大化原则
实现电网最佳投资回报率必须让主输电通道最大化,而实际负荷的需求随机变化,应用系统应能时刻跟踪负荷变化,计算分析出输电通道上的最大承载能力,为制定近期发电及运行计划提供信息支撑。当联络通道输电电力接近极限值时,要针对预想事故进行详细的安全分析,以便及时发现电网运行的薄弱环节,为调度运行提供及时的报警反馈。
3)新能源出为优先原则
在保证电网安全稳定的前提下,保证联络通道输电能力的最大化,其电力来源也存在多种组合关系。新能源与常规能源比较,前者具有更大的环保价值,当组织外送电力时,作为风火打捆电源组合方式,应优先考虑风电出力和消纳,因此依托电网实时运行状态,不断进行电网风电接纳能力计算,可以为电网调度运行提供必要的安全限额参考。(www.daowen.com)
4)协同配合控制原则
(1)运行状态协同配合。
根据负荷大小及分布不同,电网必须跟踪负荷随机变化。为描述电网运行安全性,根据电网节点和支路上的运行情况,可将电网运行状态分为正常运行、潜在不安全、非紧急状态、紧急状态、崩溃状态、恢复状态等,尽量采用多种稳定控制措施,力保电网始终运行在正常状态。但偶发事故及随机因素影响使其状态变化往往不可控,且不同状态的划分界限并没有严格的定量限制规定,因此与运行状态相适应的电网控制措施间应保持协同配合,以避免出现措施失配引发事故扩大现象。
(2)时间尺度协同配合。
电网运行安全涉及多方面:从时间上可以将电网运行分为过去态、现在态和未来态;在生产调度运行上,过去态为电网研究分析提供了原始历史信息,为负荷预测、新能源接纳分析、未来态电网安排提供宝贵的参考资料;在生产调度运行上,未来态电网按远近顺序,分为(年)月度电量分解,日发电计划安排与校核。现在态电网应用包括操作前安全评估,在线预警与优化决策、实时安全执行与控制。控制系统根据目标不同,可以在某一时态下的某类功能上发挥作用,也可以跨时序协调不同类功能关系。网源协调安全稳定控制系统针对风火打捆而言,可以在多个时间尺度上发挥作用,既要平抑风电的随机波动性,又要保证风电的最大化接入,必须针对相邻时间断面内存在的发电剧烈波动,协调多时段调度决策,充分发挥水、火电源主动调节能力,保证电力的供需平衡。
5)资源整合及复用原则
构建源网控制安全稳定控制系统,一方面要考虑控制对象及执行机构的整合,实现措施联动与协调,另一方面要考虑不同系统之间信息共享,彼此交互支持。如在传统的研究中往往孤立考虑风电场、光伏电站的安全稳定控制,将有功、无功控制相互割裂,单一电厂局部稳定控制措施可能影响全局控制效果。将设备运行信息、判断信息、控制信息等进行综合利用,实现控制对象整合,控制措施优化,能实现更大范围的安全防控。
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