登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
模型等效性高、仿真规模大、实时化以及计算资源需求小,一直是电力系统仿真技术的发展目标。讨论了柔性直流及直流电网的特点,结合实际工程经验,从运行特性、等效建模、数值计算以及控制系统试验等方面对柔性直流和直流电网的仿真技术进行研究。在上述研究的基础上,指出柔性直流与直流电网仿真技术的发展方向是具有多时间尺度、多速率建模与变步长计算能力的数字仿真,以及具有全功能极控/阀控实验能力的功率型数模混合仿真。
近半个世纪以来,随着大功率电力电子器件和控制技术的发展,直流输电也经历了3个重要的发展阶段:以汞弧阀为基础的直流输电技术,以晶闸管为基础的电网换相换流器高压直流输电(line commuted converter HVDC,LCC-HVDC,含特高压和超高压直流,本文统称常规直流)和以全控型绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)为基础的电压源换流器高压直流输电(voltage-sourced converter HVDC,VSC-HVDC,又称柔性直流)[1-2]。
与常规直流相比,柔性直流不需要交流侧电压支撑,不存在换相失败风险,可对有功和无功进行独立、快速的调节,实现潮流优化配置[3-4]。随着电压等级的提升和损耗的降低,柔性直流获得了越来越多的应用,其主要应用领域有:1)大规模可再生能源尤其是海上风电的发电并网;2)为电网提供快速功率支撑,提升电网稳定性;3)为远距离孤岛、无源负荷供电;4)大型城市供电;5)直流电网的构建。
截至2016年底,世界范围内已投运的柔性直流输电工程多达31条,最大容量为1000MW,最高电压等级为±350kV;正在建设的工程达20多条,最高电压等级达±525kV,最大容量为3000MW。
柔性直流换流器主要有以下2个技术方案[5]:基于IGBT直接串联技术的两电平/三电平换流器、基于功率子模块级联的模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC),其中MMC具有可扩展性高、技术经济性优等特点,是目前的主流技术方案,本文提到的换流器均值MMC,柔性直流也均指MMC-HVDC。
由多条柔性直流组成的直流电网是未来电网的一个重要发展方向,能够实现多电源供电、多落点受电,实现高比例可再生能源的可靠接入和大范围能源的互补优化配置。国际大电网会议(CIGRE)组织对于直流电网的定义为:由多个网状和辐射状联接的换流器组成的具有直流网孔的能量传输系统[6]。直流电网具有独立的网孔结构,换流站可通过直流线路任意连接,并互为冗余,极大地提高了电能传输的可靠性。
目前,世界各国陆续开展了直流电网工程的规划和建设[6]。欧盟启动了PROMOTioN计划,旨在联合欧洲的企业与研究机构,针对直流电网拓扑和换流技术、直流电网与风电的交互作用、故障保护系统以及高压直流断路器等若干领域进行研究,最终目标是建立一个跨国的海上直流电网平台,汇集欧洲丰富的海上风电资源;美国于2011年提出“Grid 2030”计划,将采用先进储能和直流电网技术,构建纵穿东西海岸的骨干网架,以满足新能源电力发展的需求;中国国家电网公司正在建设世界上第1个直流电网工程(张北±500kV/3000MW柔性直流电网示范工程),预计2019年投入运行[7]。国际上如CIGRE SC B4成立了多个工作组开展直流电网相关导则制定工作,内容涵盖网络架构、应用场景、电压等级序列等,其中多项研究成果将会以直流电网通用标准模型的形式进行推广,进一步促进直流电网技术的应用[8-9]。
仿真技术作为电力系统分析的必要手段,历来受到高度重视。由于柔性直流内部含有数千个具有独立行为的开关器件,换流器内部存在多形态电流和电压平衡控制问题,仿真的计算规模和速度、精度之间的矛盾非常突出。柔性直流组成直流电网后,规模成倍增加,系统的“惯性”极小,导致其动态响应快,故障传播迅速,与交流系统的相互作用非常复杂,从而给仿真研究带来了严峻的挑战[10]。
针对上述问题,本文归纳了基于MMC的柔性直流和直流电网的运行特点和发展状况,在与传统输电技术对比的基础上,总结了这种新型输电方式对仿真技术的需求。从运行机理、建模理论、数值计算和动态模拟等多个方面研究柔性直流和直流电网仿真技术,提出了面临的技术挑战,为高性能仿真系统的开发及应用提供了研究方向。
1 柔性直流/直流电网运行特点及对仿真技术的需求
1.1 柔性直流对仿真技术的需求
1.1.1 柔性直流对机电暂态仿真的需求
分析柔性直流与交流电网的相互作用,首先要建立柔性直流的潮流模型,计算其稳态运行参数。再开发更详细的柔性直流模型,进行小扰动和大扰动分析,其中小扰动用于研究交直流静态稳定性,如低频振荡等,大扰动则用于研究故障后交直流系统的动态特性。
柔性直流的机电暂态建模思路与发电机相近似,只是对参数给定方式和仿真步长的要求存在区别。小扰动和大扰动分析使用的柔性直流详细模型是相同的。
1)柔性直流的潮流模型,可以等效为PV或PQ节点,根据运行方式不同而选择。
具体建模时,上述PV或PQ节点应通过可控电流源来实现,计算式及具体的电流参数通过预先设定的有功/无功功率直接计算得出。如果换流站采用定交流电压控制,则通过给定的交流电压计算出相应的无功功率,调整电流源的给定值。传统发电机的潮流模型一般为PV节点或平衡节点,常规直流则通常等效为交流系统的恒功率注入。
2)用于小扰动和大扰动分析的柔性直流详细模型,需要体现交、直流两侧等值电源模型以及站控系统策略,如内外环控制、电压电流限幅环节、功率圆特性等,如图1所示。
图1 柔性直流机电暂态模型
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
在加快建设新型能源体系的战略指引下,2024年国家发改委、国家能源局等部委出台了一系列关于加快构建新型电力系统的纲领性政策和建设新能源供给消纳体系、加强电网调峰储能、智能化调度、配电网高质量发展等各电力关键环节的指导意见,强调要深化电力体制改革,统筹发挥源网荷储各类调节资源作用,加快
记者在河北省张家口市走访了解到,今年以来当地数据中心、算力中心等新型基础设施的电力需求激增。作为国家“东数西算”工程京津冀枢纽的核心节点,张家口市凭借独特能源和区位优势,正加速崛起为全国重要的“算力之都”。绿电的高速增长得益于新能源产业的快速发展。地处河北北部的冀北清洁能源基地是
记者在河北省张家口市走访了解到,今年以来当地数据中心、算力中心等新型基础设施的电力需求激增。作为国家“东数西算”工程京津冀枢纽的核心节点,张家口市凭借独特能源和区位优势,正加速崛起为全国重要的“算力之都”。绿电的高速增长得益于新能源产业的快速发展。地处河北北部的冀北清洁能源基地是
科技兴则民族兴,科技强则国家强。今年的政府工作报告提出,“推进高水平科技自立自强”“强化关键核心技术攻关和前沿性、颠覆性技术研发”。国家电网有限公司认真贯彻落实全国两会精神,持续加大创新力度,以首台(套)示范应用为突破口,加强关键技术攻关,畅通技术攻关和工程应用渠道,推动科技创新
新型电力系统形态量化推演方法的总体框架与功能设计来源:中国电力作者:李健,张钧,韩新阳,靳晓凌国网能源研究院有限公司,北京100192引用本文Cited李健,张钧,韩新阳,等.新型电力系统形态量化推演方法的总体框架与功能设计[J].中国电力,2025,58(3):1-7,97.LIJian,ZHANGJun,HANXinyang,etal.Overallfram
截至3月23日,内蒙古通过特高压直流电网累计外送电量突破6000亿度,达6052.7亿度。其中,外送新能源电量达787.5亿度。据悉,近年来,内蒙古通过特高压电网全面开展电力外送,特高压电网外送电量实现连续7年增长,仅2024年一年外送电量就达1706亿度。自2017年9月以来,内蒙古依靠锡盟至泰州、扎鲁特至青
从可耐受地震烈度9度的特高压1000千伏变压器,到能提升能源供应效率400%的超导电缆,再到打破进口垄断的全国产化直流电子式电压互感器和电流互感器……在国家能源局发布的第四批能源领域首台(套)重大技术装备名单中,国家电网有限公司22个项目25类设备通过评估,总体数量创历年新高。这些在国内率先
可再生能源装机规模达3700万千瓦,稳居全国非水可再生能源第一大市;牵头建设的河北省燃料电池汽车示范城市群,成该领域全国五大城市群之一;建成投运数据中心项目30个,投运服务器172万台,算力规模达2.91万P,阿里巴巴张北云计算等6家单位获批国家级绿色数据中心……作为首批国家碳达峰试点城市,张
1月15日,在国家电网有限公司第四届职工代表大会第五次会议暨2025年工作会议上,中国电力科学研究院有限公司副总经理(副院长)、党委委员贺之渊同志被授予国家电网有限公司2024年度科技人物奖。贺之渊表示:“作为一名科研工作者,深感科技创新的责任更加重大。随着新型电力系统建设进入‘无人区’,
重庆市政府工作报告提到,2024年重庆新型能源算力枢纽加快打造,疆电入渝等重大项目有序推进,重庆虚拟电厂平台投入运营。“还应加强入渝电网建设,保障电力供应稳定。”重庆市政协委员、綦江区政协副主席、民革区委会主委李朝明建议,今年还可逐步推进各项电网建设工程,提升重庆电网的输电能力和稳定
2024年12月20日,笔者走进贵州电网公司电力科学研究院,看到由该院承担的“宽温域高精度量子电流敏感元件及传感器”项目研发现场,海量数据飞快显示在多个屏幕上,随意抽取一组进行校验对比,结果都是实时、准确的。该项目于2024年4月10日正式立项。这是南方电网首个涉足量子传感器领域的项目,也是继2
4月23日1时50分,由国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司(以下简称“武汉南瑞”)承担的卡麦换流站首台500千伏站用变压器长时感应耐压带局部放电测量顺利结束,三相局部放电量均小于100pC,符合国家电网十八项反措要求,标志着本次试验圆满完成。金上—湖北±800千伏特高压直流输电工程是我国“西
北极星输配电网获悉,5月6日,±800千伏巴里坤换流站完成750千伏交流系统调试。该换流站交流系统投运是哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程投运的重要关键节点。该工程交流系统调试工作于4月26日开始,历时10天,分三阶段实施,累计开展了6大项146小项调试项目,核对并执行定值单710份、完成操作163
5月1日,央视《朝闻天下》栏目播出《粤西“风火打捆”送出工程投产》,报道4月30日鹅凰系列工程投产。4月30日,广东500千伏鹅凰开关站及相关线路升级改造工程(以下简称“鹅凰系列工程”)投产。作为全国最大规模的海上风电打捆送出工程,该站汇集了粤西6座巨型海上风电场和两座常规火电厂资源,此次并网
5月7日,河南省人民政府办公厅关于印发加力推动基础设施投资回升向好若干措施的通知(豫政办〔2025〕21号)。其中提到,加力推进重大基础设施项目建设,2025年第二季度,建成投用许昌能信煤电项目首台机组等项目,做好济源逢石河抽水蓄能电站、庙湾水库等项目开工准备。力争2025年上半年完成基础设施投
记者从国网甘肃省电力公司获悉,截至5月5日24时,我国首条大规模清洁能源外送通道——±800千伏祁韶直流输电工程累计输送电量突破2000亿千瓦时,达2000.025亿千瓦时,其中,清洁能源占比达40%,相当于节约标煤884万吨,减排二氧化碳5604万吨,为华中地区能源保供和绿色发展注入了强劲动能。祁韶直流输
甘肃风光资源富集。近年来,甘肃省紧抓机遇,发挥“风光”无限的优势,加快建设国家新能源综合开发利用示范区,扎实推进源网荷储一体化发展,新能源产业发展势头强劲。国网甘肃省电力公司立足西北电网“总枢纽”、西电东送“主通道”、支撑新型电力系统构建“重基地”发展定位,以创新为驱动,以技术为
“五一”国际劳动节之际,我国首条“电力天路”青藏联网拉萨换流站扩建工程换流变及换流阀安装调试完成,为确保工程今年9月投运打下基础。国网特高压公司拉萨换流站扩建工程业主项目部副经理杨山介绍,换流变及换流阀是直流输电工程的核心主设备,相当于人体的“大脑”和“心脏”,本次扩建新增换流变
“鸟瞰新疆塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠,一道总长达3046公里的绿色阻沙防护带令人瞩目,环绕塔里木盆里,有许多大文章可作,其中一篇便是南疆主网架建设的加快推进。”国网新疆电力有限公司(以下简称“国网新疆电力”)经济技术研究院新型电力系统规划研究中心专责于国康向记者介绍南疆主网架的建设思
4月23日18时18分,±800千伏哈密—重庆特高压直流输电工程受端±800千伏渝北换流站500千伏交流系统调试结束,进入带电运行阶段。这标志着该站正式接入重庆500千伏主网,为下阶段双极直流系统按期投运打好基础。渝北换流站带电调试包括交流系统、直流低端和直流高端三个调试阶段。本次交流系统调试涉及2
4月26日,国家“十四五”重大工程——哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程(简称“疆电入渝”工程)巴里坤换流站正式启动750千伏交流场带电调试。此次750千伏交流场启动带电调试,标志着换流站从静态安装转入动态验证阶段,也为后续启动±800千伏双极低端送出带电调试奠定坚实基础。“疆电入渝”工
国家电网有限公司2025年第二季度重点工作研讨班提出,“扛牢保供首要责任”“积极扩大有效投资”“加快电网建设”。公司加大电网建设投资力度,积极推动新型电力系统建设,加快跨区跨省输电通道建设,强化省间电力余缺互济,持续提升电网资源配置能力,为经济社会高质量发展提供安全可靠供电保障。目前
3月25日,甘肃—浙江±800千伏特高压直流输电工程(以下简称“甘浙工程”)(河南段)正式开工建设。甘浙工程是世界首条特高压柔性直流工程(世界首条在送受两端均采用柔性直流输电技术的跨区特高压直流输电工程),也是国家“十四五”电力发展规划重点项目。该工程途经甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽、
北极星输配电网整理2月6日至2月14日电网项目动态。其中包括10项110kV电网工程、3项220kV电网工程、5项500kV电网工程2项、750kV电网工程、5项±800kV电网工程。广东韶关220千伏华韶输变电工程2月7日,韶关220千伏华韶输变电工程环境影响报告表审批意见的函发布。广东电网有限责任公司韶关供电局拟投资39
记者从南网超高压公司获悉,截至2月4日,昆柳龙直流工程累计输送电量超1000亿千瓦时,相当于减少标煤消耗4041万吨,减排二氧化碳9972万吨,减排二氧化硫300万吨。昆柳龙直流工程是世界上首个特高压多端柔性直流工程,创造了19项电力技术领域的“世界第一”。该工程线路全长1452公里,将乌东德水电站的清
近日,国家能源局公布第四批能源领域首台(套)重大技术装备(项目)名单,南方电网公司牵头研发应用的9项重大技术装备成功入选,入选项目与申报成功率创历年新高,充分彰显公司在电力行业重大技术装备方面的技术引领水平与自主研发应用能力。据悉,这9项重大技术装备分别为“400MW级变速抽水蓄能机组成套设
近日,由南方电网公司输配电部牵头,南网数研院、南网传感公司、中科院上海微系统所、超高压输电公司、贵州电网公司、西电高压开关、中国科学技术大学、浙江大学等单位联合研制的全球首套±800kV特高压直流量子电流传感器(以下简称“量子电流传感器”)顺利通过新产品技术鉴定。中国工程院李立浧院士
北极星风力发电网自“中国三峡能源”获悉,三峡集团云南弥勒风电场柔性直流工程通过连续168小时试运行后转入正式并网运行阶段,标志着全球首个采用IGCT(集成门极可控晶闸管)器件、全球首个采用6.5千伏功率半导体器件的柔性直流工程取得重要突破。云南弥勒工程地处云南省弥勒市,海拔高达2500米。工程
有效投资是促进经济发展的重大引擎。习近平总书记强调,要“扩大有效益的投资,形成消费和投资相互促进的良性循环”。2024年岁末,各地各部门奋力冲刺全年投资目标,加快推进一批重大项目投资建设。国家电网有限公司坚决贯彻落实党中央、国务院决策部署,积极扩大有效投资,加快建设新型电力系统,推进
随着我国能源转型的加速,特高压项目已成为推动能源高效配置与新能源充分消纳利用的重要力量。步入2025年,特高压技术不仅发挥着电力能源输送的核心作用,更是代表着国内输电领域的高精尖技术发展方向。北极星输配电网整理特高压项目的最新进展,共有7项特高压工程拟在2025年投运,其中川渝1000千伏特
10月16日,为期三天的2024北京国际风能大会暨展览会在北京#xB7;中国国际展览中心(顺义馆)盛大开幕。本届展会参展企业800余家,特变电工新能源公司(以下简称:新能源公司)以“光储柔直助力双碳”为主题精彩亮相,向来自全球20余个国家和地区的近10万人次专业观众展示了多款明星产品及多项综合智慧能
随着全球能源结构加速转型,传统电力输送方式日益难以满足时代需求。凭借更高灵活性等技术优势,柔性直流输电技术已成为助力清洁能源大规模并网的“金钥匙”。标准是世界通用的技术语言,构建全面且先进的柔性直流输电技术标准体系,以指导设备研发、工程建设等,对于我国柔性直流输电技术持续创新突破
8月27日,在全省上下深入贯彻落实党的二十届三中全会精神,全面落实省委十四届五次全会部署要求的重要时期,甘肃省政府新闻办公室召开“深入贯彻落实党的二十届三中全会精神为中国式现代化甘肃实践贡献电网力量”新闻发布会。国网甘肃省电力公司董事、党委副书记、新闻发言人王海涛介绍了迎峰度夏电力
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!