西北新型电力系统安全稳定工作探索与实践

新型电力系统建设研究与工程实践 总结与展望 西北新型电力系统发展情况及运行挑战 新型电力系统建设的要式 习近平总书记指出量要加大力度规划建设以大型风光电基地为基础以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系① 政2022年1月，中央政治局第三十六次集体学习中明确提出 习近平总书记的重要话和指示为新时代新能源发展提出了新的更高要求，提供了本遵循 北新型电力系统发展情况概选 西北网光童原临建我国新型嘉力系练特证量为美出的区城商之 资源嘉赋与区位优势西地区风电太阳能资源总量为百亿千互级未来全国六成以上的沙戈荒做大基地将落地西北电网鑫超过半数的跨区直流也将起于西北 新能源与直流保持高速爱晟势头截至6月底，西北电网总装机卖破6亿千瓦，真中新能源装机，52古比58%。新能源最大发电古比超过0装品值位厂年发电量占比接近上半年投产回沙戈荒外送特高压直流累计投产跨区特高压直流露晟造客品达到国系统 不优于50% 新型电力系统建设要求及挑战 3.西北新型电力聚统建设面临的战 预计十五五未西北新能源装机将达到94亿瓦点比超过70%直流外送规模突破21亿干瓦电网形态及功能快速向新型电力系统演进高（高点比新能源高度电力电子化高比例外送特征愈加品显传统稳定问题长期存在同时大自流鑫大基筝神有的新型稳定颖不新浦现宇西北电网安全稳定管控面临更大挑战。 新型电力系统建设要求及挑战 西北新翼弟香靠建饭面临的抗战 频率安全风险增大方面常规电源开机占比进一步下降转动惯量降低另一方面，直流群输送容量，新能源短时阅功率波动持续增犬，率抗扰能力下降与忧 电压支撑能力不足气新能源集中开发井网，距工网电气距离远缺少同步电源稳态电压调节和动态无功支撑不足在交直流故障过程中系统电压液动幅值读时回湿着增大，新能源脱网馨连锁故障风骏增加 新型电力系统建设求及挑战 西北新型电门系航专设面日批 宽频振荡风险遂步显现，新能源密集接大地区双高特卖出短路比普遍小3百大规模同批同！家的新能源机组和储能设备集中接大，集群性连锁式旅风验更为出 关键断面运行控制难度增大。西北750干伏交流主网需同时满足内供外送及跨区转送需求，关键断面功率潮冷式翻转日内波动超1500万于瓦：万式组合复杂多装同时满足安全裕度与高效运行要求难度高。 新型电力系统建设要求及挑战 中西北有建设的要求 随着看西北电力系统的电源结构，电网形态的快速深刻变化，自然条件技术装备和运行管理全面进人无人区迫切需要通过隐建技术和箭理体系的不断创新，提升特怪认翔，运控制，安全防御能力确绿大惠网瓷全煮得清饰掉操好防得佳 国家发展改革委国家能源局财千新形势下电力系统稳定工作，提出了夯实稳定物理基础、强化稳定管理体系，加强科技创新支撑②的具体要求 大国下科 《关王加强新形势下电力系统稳定工作的指导意见发改能源（202311294号 西北新型电力系统发展情况及运行挑战 新型电力系统稳定管控研究与工程实践 西北新型电力系统建设研究与工程实践 研究问题一 西北电网新能源发电出力占比已达70%，安全“天花板在何处？ 频率安全约束下的新能源最大安全出力比分析 西北新型电力系统建设研究与程实践 新能源出力占比究竟受何安全约束？ 新能源出力占比“即新能源出力占负荷+直流送出功率的比例，反映了以新能源为代表的电力电子化电源在电力系统中的渗透率高该占比的最大值受电力平衡和频率电压等多方面约束 新能源力科直流受人K负荷丰直流外送 正北国网新能出力增大前出70与西北电网新能质装机，算莱外运穿建增长时票购通保电力系统运行安全部分电防采取工直接设置新源解大出力占比上限的措施，如爱尔兰电网对排同步电源出力点设留了不超过75%的限 西北新型电力系统建设研究与工程实践 频率安全视角下新能源出力占比究竞曼何约惠？ 对于西北电网而言，特高压直流闭锁多回同送同受直流同时换相失等故障麻生干方干瓦级有功冲击，形成的频率暂态尖峰超过安全允许限值青成为制约西北电网新能源发电出力占比的重要因素 前期通过新能源快频，系统保护等一系列频率控制创新措施，构建西电网全链条频萍安全防控体系但上述控制措施均要一定的生效时间，在控制措施生效前的暂态过程中，需要依靠系统转动惯量阳止系统频率快速变化超过安全国值 转动惯量已经成为制约西北区域新型电力系统葡能源最大发电占比的关键指标之一！ 西北新型电力系统建设研究与程实践 思路：综合频率安全、电力平衡两方面约束计算新能源最大发电出力占比 理诊舒究 综合电力平衡和安全稳定两方面约束，在满足频率安全约束的前提下，找到常规电源最小开机方式计算新能源最大消纳空间从而得到新能源安全最大出力比 西北新型电工系统建设研究与工程实战 频率安全约束下的新能源最大发电出力占比如问计算？ 重点关讲故障质较短时间内的暂态过程可只考虑系统惯量尚应载忽略一次调频环从预在给定的直流群有功扰动规模和龙许频率偏差下计算得到系统转动惯量需球求继而推电学规机组最小开机 基于常规机组最小开机与机组调峰率α计叠得到其最小技术出力站井结合系统发、用电功率平衡关系，得到安全约束下的新能源最大消纳空间P新m教：随即得到新能源安全最大出力占比R新。 西北新型电力系统建设研究与工程实践 西北电网新能源最大发电出力究竟如何？6大力 应用上述模型进行西北电网新能安全出力占比分折整体上看，频率安全约束下的西北电网新能源出力占比约为70就3%，且存在以下两方面关键特证 直流群说率越大频率安全约速下的常规机组开机方式需求越大则对应的新能源安全最大出力占比R得降低对于西北电网在其他边界不变的情下喜流群最大功率每提高500万于瓦，R隆低3个百分点。 随看负荷外送水平提升安全约束下的新能源最大活化提高度总发电功幸降低特使得一下降，故在夏冬季负荷高峰R敢值般较高春，秋季负荷低谷R将达到全年最小值。 未来随着直流群功率的持续提升，春秋季转动惯量不足导致的频率安全问题将成为西北地区新能源高效发展与消纳的重要制约 西北新型电力系统建设研究与工程实践 研究问题一 在“沙戈荒”大基地发展模式下，电压安全管控如何优化？ 高占比新能源电网电压安全评估与优化协调控制系统 西北新型电力系统建设研究与工盛程实践 沙戈荒”新能源大基地电压安全管控如何破局 相比频率，功角等全局性问题，电压作为局部安全问题，主要依靠无功资源分层分区、就地控制解决。沙戈荒“大基地电压调节支撑能力弱电压日内波动达到数十干伏旦与特高压直流运行存在较强耦合，若控制不当，存在连锁故障风险，成为电网安全运行的赢灰摩牛 西北新型电力系统建设研究与工程实践 构建随新而动+敏捷控制的沙流大基地电压控制系统 为提高沙戈荒大基地电压安全控制水平我值将新能源预测与直流功率计划人自动电压控制系统，并将控制周期由5分钟缩短至1分钟分别计算750.330（220）110千干伏电压安全裕度分类分层分级调用无功调节资源，降低少支大基地电压强随机波动带来的运行风险增强抵御连锁脱网事故的能力 西北新型电力系统建设研究与程实战 #随新而动”超前考虚新能源和直流功率变化检势 基王离线稳定分析结论，构建沙戈荒新能源电压安全分析预想故障集并结合新能源超短期领测和口直流功率计划计算未来4小时电压安全裕康马变化趋势制定计及新能源汇集区域静态电压安全域的无功优化控制策略，实现动态无功精备跟随新能源出力和直流功率趋势的优化预留确保预想故障下电压波动幅值不超过系统安全國值，消除电压连锁故障风险 西北新型电力系统建设研究与加感程实践 敏捷控制膜解决快速波动难题 针对新能源出力波动幅度大速度快的问题我们在沙文荒大基地设置电压控制小分区，将传统AVC系统5分钟的控制周期缩短至1分钟并在计算发现电压越限风险后立即通过投切变电站低容低抗电厂快速调节等多种控制手段消除风险实现1分钟快速控制周期的敏捷控制应对沙戈荒“大基地电压快速波动场景下的电压调节需求。 西北新型电力系统建设研究与工程实践 整沙戈荒新能源电压安全评估和协调优化控制 西北电网“沙戈荒”新源电压安全评估和协调优化控制系统已在特高压庆东，坤、中衡直流近区落地应用，运行期间新能源场站电压波动降低36%，电压合格率显著提高，实现了自动电压控制从常规电网到高古比大规模新能源电网的技术突破，有效保障了主网与特高压直流近区新能源大基地安全稳定运行 世新能源标店SV无功由厅调鉴线运行巨压萌保合座安全冷度 西北新型电力系统建设研究与工程实践 研究问题三 如何做好高度电力电子化系统的宽频振荡安全防控？ 构建源头预防，监测预警、精准控制应急处置四位一体防御体系 西北新型电力系统建设研究与工程实践 如何认识高度电力电子化系统的宽频振荡？ 频频荡基干现象的描达方法，通常指电力电子设备参与的振荡频率分布在数H至数干H范围内的振荡现象可分为电力电子设备对同步机电网以及电力电子设备之间三个主要类型真移心原因是电力电子设备的多时问柜博控制特性与旋转机组假性和轴彩动态生导的传统机电振劳有本质区别。从影响范围上也可将其区分为设备级、站控级系统级宽频振荡 西北新型电力系统建设研究与工程实践 如何做好宽频振荡系统性防控？ 针对西北区域新能源集约化发展特点我们坚持问题导向，系统观念，制定了“四位一体“的宽频振荡系统治理工作方案 西北新型电力系统建设研究与工程实践 操诚研家电力电子设备参数全流程管理 新阿克陶储能电站120功率振荡事件暴露出部分变流器未开展全工沉阻抗扫描，参数适应性不足低短路比环境下运行存在振荡风险针对上术尚题我们建生了从规期设美团式运行理的南力有子设备涉国集数全流程能理机谐版改能妞备带满入 加强网源协橱管理 做呼存量新能源及情 加强工程创期营理 确保宽辅振劳得理各项措施三商步及时向调度机构报盗电网适位性评估等步网资料完成实通参数人库， 强化设备控制逻辑和开展不同短路比场参数管理建立“逢景下的控制策略及改必机制：加强参数适应性评估排短路比监测预警，硅套，拨骗热定做好保满足要求 整改 接入系统方案中需包含短略比计戴评估报告明确宽频振荡抑限下适应性评估井制分布调相机配等技术描施 开展设备特性输证试验及不同短路比提供舞于硬伴在球的阳抗拍撞报告 加强风网警控 做好运行管理 规划方案优化 西北新型电力系统建设研界与工程实践 宽频振荡全茶监测精准潮源与协同控制 传专统就地分散的宽频振荡防控措施难以适应大规模同质化新能源集群接入场景我们提出井构度总站与分区协调控制生站实现控制镶略统研判分级执特提升了快策的全周生和控制拍的精确性，避免子传统一刀切”式控制可能对电网稳定造成的冲击。 整体控制系方调度总店劳区主站新能源子站。新能源子站仅发送必要的振落特征数据。分区生站对餐站信息进行合分析及有序控制调度总站进行系统功能状志监视及全网安全校模。 40 0 自前，西北电网已在特高压庆东直流近区建成振荡区域协同防控系统试点，通过创新复用现有的稳定控制装置硬件平台实现了宽频振荡的监视潮源及分区域分轮次协调控制并大幅降低新能10 西北新型电力系统建设研究与工程实践 研究问题四 如何在电力潮流高度不确定背景下实现电网关键通道司时满足安全与效益两重自标的优化控制？ 建二前短周期稳定分析与运行控制体系 西北新型电力系统建设研究与工程实践 如何制定兼顾安全，欢率双重目标的预防控制方案？ 长期设来，特性认知一预防控制的稳定管理模式在西北电脑安全运行中发挥了重要作用，然面随着新能源透步成为装机生体，其出力不确定性显著增大电网运行方式时变性随机性突出传统以兼顾安全与效益 西北联网通道潮流日波幅超1600万干瓦经大数据分析7日内典型方式超50个电网运行不确定性显著增加方式分板营控难度大 西北新型电力系统建设研究与直程实战 西北新型电力系统建设研究与程实践 如何在有振的时闸内完成日前短周期稳定折与限额制定？ 实钱中日前短周期稳定计算面临时间紧两方面难题