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以新能源建模仿真为例(如图 15),其精确建模困难,加之数量庞大,目前普遍采用的机电暂态倍乘等值模型,难以准确模拟运行过程中出现的次/超同步振荡等非工频问题,对过电压等问题也难以准确仿真,必须采用电磁暂态建模仿真技术。与传统仿真技术相比,大电网电磁暂态仿真分析难度极大, 复杂程度呈指数倍增加,必须探索新的技术手段予以解决。
3.3 关于优化系统运行控制策略和技术支撑手段
随着特高压电网运行特性深刻变化,原有面向传统交流电网构建的“三道防线”体系及相关运行控制策略,已难以有效保障电网安全,需重新审视电力系统运行控制理念,重构大电网综合安全防御体系,优化运行控制策略和技术支撑手段。
1) 研究修订稳定计算标准。
针对出现的威胁电网安全运行的新故障形态,修订有关计算标准,指导电网规划与运行。具体包括:
①将直流换相失败、再启动、功率突降等故障形态纳入第一、二级稳定计算标准。
②在 CIGRE提出的“多馈入短路比”指标基础上,结合分层直流特性对指标进行修正。
③在传统交流母线电压恢复标准基础上[11],提出直流换流站母线电压恢复指标。
④针对直流功率与近区新能源出力紧密耦合的问题,研究提出直流功率与近区风电开机方式关联关系计算标准。
2) 研究强化频率、电压控制手段。
①强化频率控制[2]。加强一次调频分析与管理,开展机组重要涉网性能在线监测与管理。加强抽水蓄能电站布局和应用研究,解决事故备用问题,满足清洁能源大规模开发和受电地区调峰要求,提高清洁能源消纳水平。
②强化电压控制[2]。研究多直流落点地区电压稳定特性,统筹规划受端电网动态无功布局,结合“十三五” 规划,在华东多直流馈入受端电网,以及华中、西北、华北等大容量直流送端电网开展加装调相机研究工作。
3) 研究构建特高压交直流电网系统保护。
系统保护是对大电网综合防御体系的重构。通过在目标、时间、空间 3 个维度拓展,全方位感知系统状态,实施立体协调控制,提升电网稳定裕度。如图 16。
目标维度上,围绕故障演变全过程中各种稳定问题对运行控制的要求,协调不同时间尺度和不同空间范围内的各种控制措施,提升系统稳定裕度及抗扰动能力,抑制扰动冲击、阻断连锁反应,防止系统崩溃。如图 17 所示。
时间维度上,针对不同稳定形态的时间尺度特征和各类控制资源的时效性,通过毫秒级、秒级和秒级以上协调控制,实现系统动态过程全覆盖。如图 18 所示。
空间维度上,针对扰动冲击的高强度和大范围,匹配并整合不同地域、不同电压等级的控制资源,实现大范围立体协同控制。如图 19 所示。
应当指出,系统保护作为二次系统,主要适用于特高压发展过渡阶段。电网运行中面临的上述诸多问题,应优先考虑通过加强一次网架来解决,当前及未来电网发展过程中,应逐步扭转对二次系统严重依赖的局面。
4) 研究提升智能电网调度自动化水平。
电网一体化特征日趋明显,应不断提升智能电网调度水平,实现各级电网协同, 从“大系统”层面出发,思考电网运行分析、监视与控制工作,如图 20 所示。
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