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随着风电、光伏发电等新能源技术的大规模开发利用,以及特高压交直流技术的快速发展,电源、电网特性都发生了深刻变化。虚拟同步机技术、同步调相机和统一潮流控制器等电力系统新型关键技术和设备,能够实现新能源平稳输出和友好并网,促进交直流电网协调发展,保障电网安全运行。本期带您揭开它们的神奇之处。
江苏苏州南部电网500千伏UPFC示范工程示意图
虚拟同步机技术
清洁能源发展迅速,但在很长一段时期内,仍需要追踪同步电网,实现其即插即用与自主协调运行。如何保证这些新接入的分布式能源与电力系统兼容成为当务之急。
100多年来,电力系统的规模不断变大,这主要归功于同步发电机的同步机制。一般说来,分布式电源主要通过并网逆变器接入电网。并网逆变器必须转换为电压控制,难以实现无缝切换。如果能使并网逆变器具有类似同步发电机的运行特性,那么必将大幅提升分布式发电的并网安全性与运行适应性,提升高比例新能源电力系统的稳定性。
虚拟同步机正是这样一种适用于新能源领域,能等效常规同步发电机运行特征的先进技术。当使用虚拟同步机技术后,无论并网还是孤岛运行,逆变器均采用同一种控制方式,无需切换,一直具有自我调节能力,因此系统更加稳定。采用虚拟同步机技术的电源与负荷都能自主参与电网的运行和管理,并在电网电压/频率、有功/无功异常情况下做出相应的响应,以应对电网的运行暂态和动态稳定问题,具备与同步机组相同的运行机制,源、网、荷都具有唯一的频率,可实现全网唯一频率运行,真正实现“同步”。
目前国家电网公司规划在张北风光储输基地开展示范工程建设,建设世界容量最大的虚拟同步机示范工程。通过对现有风机、光伏发电的逆变器和控制系统进行改造,新建大容量集中式虚拟同步机,计划于2017年年底建成。
同步调相机技术
电力系统中的异步电动机和变压器等负载在运行中,均需从电网汲取大量的无功功率以供其励磁之用。所以,电网担负着很大一部分电感性的无功电流,导致电网的功率因数降低,以致发电机和输配电设备的作用不能充分发挥,线路损耗和电压损失增大,输电质量变坏,甚至影响输电的稳定性。因而需要装设一定数目的无功补偿装置——调相机(或电容器),用于改善电网功率因数,维持电网电压水平。
同步调相机
随着我国特高压直流的快速发展、清洁能源的大规模开发、大比例受电地区的集中出现,电网特性发生较大变化,部分地区动态无功储备下降、电压支撑不足的问题愈发突出,电压稳定问题成为大电网安全稳定的主要问题之一。这客观要求直流大规模有功输送,必须匹配大规模动态无功,即“大直流输电、强无功支撑”。为提高电网动态无功补偿能力,增加地区电网动态无功储备水平,有效解决电压支撑不足的问题,需要在电网中加装调相机等动态无功设备,提高电网动态无功补偿能力。
与我国上世纪装设的调相机不同,当前电网企业研制的调相机有了很大创新。目前研制的新型调相机具备大容量、少维护的特点,同时其瞬时无功输出能力、暂态无功响应速度及过载能力相比传统调相机大大提高,是提升电网运行安全性、满足系统稳定要求的新一代设备。
目前国家电网公司规划在多个特高压直流工程送受端换流站或近区电网,以及北京、西藏地区电网加装多台调相机,以满足系统动态无功需求。以华东电网为例,在长三角地区加装多台调相机,可有效减少多回直流同时换相失败的概率。
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1月17日,国家能源局发布了2024年度能源行业十大科技创新成果和2024年度国家能源研发创新平台十大科技创新成果。国家电网有限公司分别有1项和3项科技创新成果入选。“高电压大容量电力电子构网型技术装备”入选2024年度能源行业十大科技创新成果。构网型技术装备是高比例新能源电力系统的“稳定器”。
引言冀北电网具有得天独厚的风、光资源优势,在这里新能源建设正全速推进。2025年6月最新数据表明,冀北新能源总装机已突破8000万千瓦,达8167.4万千瓦。新能源装机占比超75.8%,居全国首位。冀北电网已成为全国新能源发展的“排头兵”和“风向标”。面对高比例新能源接入导致的系统惯量降低与电压失稳
随着新能源的快速发展和电网结构的日益复杂,以高比例可再生能源和高比例电力电子设备为特征的新型电力系统正面临诸多挑战,包括系统惯量不足、电压稳定性下降以及弱网运行稳定性差等问题。在此背景下,具备更强电网支撑能力和自主调节能力的构网型技术需求呈现快速增长态势。虚拟同步机技术作为最主要
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我叫孙大卫,是国网冀北电科院新能源所的技术骨干。工作8年来,伴随着风电行业的高速发展,我先后针对风电机组主动支撑能力不足、大规模风电基地仿真能力不足、构网型风电机组并网特性认识不清等重点难点问题开展技术攻关,为大规模新能源并网稳定性提升贡献着自己的一份力量。在新型电力系统中,风电
近日,南瑞继保和项目总包方山东电力建设第三工程有限公司签订西藏扎布耶20MW/40MWh储能设备合同,为该工程提供全套构网型储能系统设备。这是西藏自治区发改委印发《2023年风电、光伏发电等新能源项目开发建设方案》(以下简称《建设方案》)的通知后,首个落地实施的构网型储能项目。5月18日印发的《
1月6日,国家能源局综合司公开征求《新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿)》意见,打造“新能源+”模式,加快提升新能源可靠替代能力。意见稿提出:推动多领域清洁能源电能替代,充分挖掘用户侧消纳新能源潜力。推动各领域先进电气化技术及装备发展进步并向各行业高比例渗透,交通领域大力推动新能源
针对新能源发电企业配建储能成本过高的问题,黄浪认为提高电压等级、提高系统容量是降低成本的比较行之有效的方式。
随着能源结构清洁化转型的持续推进,以及负荷侧波动性的增加,电力系统的平衡特征和方式正在发生深刻变化,维持系统平衡的难度不断加大,系统调节资源缺乏的问题日益凸显。“十三五”期间,我国新能源发电装机规模保持快速增长,电力系统的灵活性建设则相对滞后,源网荷各环节的调节能力有待进一步提升
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