大频差扰动下频率安全稳定分析及紧急控制关键技术与应用查看源代码讨论查看历史

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大频差扰动下频率安全稳定分析及紧急控制关键技术与应用江苏一次能源匮乏，高度依赖区外直流来电和本地风电、光伏等新能源。但是，区外来电远距离、大功率输送沿途工况复杂、易受扰中断，新能源的随机性、间歇性，大幅增加了电力供需平衡难度，电网频率安全风险巨大。“十四五”期间，江苏电网的直流馈入和新能源装机均将超过4000万千瓦，较目前增长60%，非同步机电源占负荷比例接近70%，对燃煤同步电源的置换效应持续加强，电网频率抗扰和调节能力大幅下降，频率安全成为制约江苏电网运行的瓶颈问题。

项目简介

近年来，英国、巴西、澳洲等电网相继发生了由偶发故障引发的新能源无序脱网或直流大功率损失导致的大频差扰动事件，并最终演化为大停电事故，造成了巨大的经济损失。 大频差下电网大停电防御技术面临“仿得准、控得精、防得住”的世界性难题。

一是大频差扰动下频率特性呈现强非线性、强时变性，多时间尺度影响因素多，频率动态特征精准识别难度大；

二是惯量降低使得电网对不平衡功率的承受能力大幅降低，新能源强不确定性使得传统基于保守原则制定的控制策略难以适应，高低频连锁风险突出，对频率紧急控制的精准性和时效性提出挑战；

三是为满足大容量直流闭锁、大规模新能源脱网等故障后的紧急控制需求，必须建设跨越上千公里、涵盖多元异构海量资源的频率紧急控制系统，在系统可靠性、兼容性等方面面临巨大挑战。 在国家重点项目支持下，项目团队攻克了电网频率精准辨识、多元协调控制难题，研发了跨大区频率紧急控制系统，取得创新成果如下：

创新成果

1、建立了大频差扰动下多时间尺度的频率安全稳定分析评估体系，揭示了中长时间尺度因素影响暂态频率特性机理，发明了基于机理与数据融合驱动的多时间尺度自动变步长混合仿真技术，解决了强不确定性下频率暂态极值及变化率精准辨识难题。

2、发明了直流动态多时序协调紧急控制技术，发掘了异步强耦合电网多稳定形态混杂动态行为的耦合关联性，攻克了跨区直流控制能力与控制时序的实时动态辨识及决策难题，实现了跨大区直流资源安全、高效、协调利用，避免直流控制不当引起的事故扩大风险。

3、首创了融合事件驱动和响应驱动的多资源多目标频率分级控制方法，实现了综合考虑频率偏差、变化速率、时空分布的离散和连续控制协调，突破了频率快速变化下的平滑控制难题，实现了多主体多目标集中与分布式协同控制，有效防止高低频连锁故障引发大停电事故。

4、研发了高可靠性稳控系统标准模块化集成技术，攻克了稳控系统功能复杂度与执行效率的协调难题，国际上首次研制跨大区电网频率紧急协调控制系统，具备1ms内完成多任务匹配、控制命令分发能力，实现了广域千万千瓦级多元可靠控制。 项目共授权发明专利21项，发表论文27篇。由中国工程院罗安院士等组成的专家委员会一致认为本项目成果达到国际领先水平。 近两年累计新增销售额4.51亿元，新增利润1.58亿元。

项目成果已在江苏、华东等网省公司推广应用，形成了国家电网频率分析标准化模型，研制的频率协控系统自投运以来，均正确可靠动作，避免了大停电事故的发生，累计提升跨区特高压直流输电能力超过2220万千瓦。项目成果还应用于巴基斯坦默蒂亚里-拉合尔直流配套稳定控制系统建设，支撑了国家“一带一路”战略的实施，在大电网频率安全防御领域起到了引领和示范作用。