西北電網連鎖故障防控關鍵技術研究及應用檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

西北電網連鎖故障防控關鍵技術研究及應用守護電力安全是保障社會穩定和經濟健康發展的重要基礎。在我國大力發展低碳能源政策引領下，西北地區積極開發風、光、水等清潔電力能源，並通過多回大容量特高壓直流實現了全國範圍內廣域消納。

項目簡介

截止2018年底，西北電網新能源總裝機8942萬千瓦，達到總裝機的三成，已超過系統最大運行負荷，與外網異步互聯直流達到9回，直流總外送規模達5471萬千瓦，接近全網最小負荷，形成了以祁韶、天中、吉泉為落點的新疆與西北聯網通道直流群和以昭沂、銀東、靈紹為落點的寧夏直流群。在這種形勢背景下，西北電網格局與電源結構發生深刻改變，「高占比新能源」、「特高壓直流大送端」特點顯著，系統形態及運行特性發生顯著變化。

（1）大規模新能源替代常規電源造成系統調節能力和抗擾動能力持續下降，大大縮小了電網安全穩定域；

（2）新能源無序接入和出力的不確定性，使現有直流按既定固定功率曲線運行模式下的系統潮流方式更加多變，加劇了電源與電網、直流與電網、多級交流聯絡通道間運行矛盾；

（3）西北特高壓直流均為風光火打捆直流，近區交流網架薄弱、常規電源少，故障後的動態無功支撐能力弱，交直流故障衝擊下新能源無序脫網等導致的系統連鎖反應風險不斷加劇。

（4）新能源耐受電壓、頻率波動的能力差及故障穿越特性與電網需求不匹配在特高壓直流故障過程中造成新能源因暫態過電壓而出現大規模脫網，引發系統頻率、電壓等連鎖反應。在運行中不得不限制直流及新能源最大出力，使兩者出力呈現「蹺蹺板」關係。

（5）同送同受端直流同時或相繼故障等隨機多樣化組合故障下，傳統解決單一穩定問題的安控系統設計理念下往往存在控制資源不足問題。

在上述電網特性下西北電力系統整體連鎖故障風險突出，電網方式優化和協調控制難度大大增加，嚴重製約了新能源消納水平。 受地理環境限制，西北電網長鏈式交流電網結構及其決定低穩定阻尼水平將長期存在，西北天然的風、光資源充沛，在現有國家能源轉型政策下大規模新能源發展的態勢也會持續保持，因此西北電網長時間將維持新能源大規模直流外送格局，為此針對西北電網新形勢下面臨的諸多連鎖故障風險，迫切需要研究多聚集型新能源接入對系統安全穩定性影響，分析廣域多級斷面、直流與交流斷面、直流與新能源的交互影響及耦合特性，協調電網安全穩定三道防線，拓展西北電網綜合防禦體系，開展多直流、多聚集型新能源、多靈活交流輸電設備的協調控制技術研究，提升應對電網連鎖故障的防控能力，實現新能源本地和全國範圍內的遠距離安全消納，保障西北電網健康發展。 本項目歷時5年，從網源友好互動、運行方式優化、連鎖故障緊急防禦及垮網風險快速隔離等方面開展西北電網連鎖故障防控技術攻關及應用，取得了一批擁有自主知識產權的創新性成果。

主要核心創新成果如下

（1）網源友好互動方面，揭示了新能源連鎖脫網機理，提出了量化的新能源接納能力評估及抑制新能源大規模脫網的柔性設備配置方法，並應用於西北電網生產實際，降低了新能源大規模脫網連鎖故障風險。

（2）運行方式優化方面，提出了基於穩定裕度關聯分析的強相關斷面自動識別及多個關聯斷面的輸電極限協調計算方法，實現了多斷面輸電功率最大化，研發了多斷面極限協調在線計算系統，提高了多級耦合的交流輸電通道容量利用率，提升了新能源消納水平。

（3）連鎖故障緊急防禦方面，揭示了電氣量變化與控制保護控制動作的交互影響規律，提出了利用多事件組合信息觸發控制動作的連鎖故障緊急阻斷策略，研發了應對電網多類型穩定問題交織的全局資源協調控制系統，填補了計及電網暫態行為與規律的連鎖故障防控技術的空白，提升了西北電網應對連鎖事故風險的能力。

（4）垮網風險快速隔離方面，揭示了多直流弱送端電網複雜故障場景對基於相位角失步解列判據的影響機理，提出了基於實時軌跡比對的振盪中心準確定位方法，研製出失步解列裝置，提高了失步解列對西北電網複雜特性的適應性，降低了西北連鎖垮網風險。 項目獲得發明專利授權9項，發表論文10篇。項目相關技術成果已應用於包括西北電力調控分中心在內的涵蓋電力生產、運行、管理、設計及裝備製造等8家單位，在電源規劃、柔性設備配置、運行方案優化及全局資源協調控制系統、新一代失步解列裝置研發與應用等方面落地，控制系統多次正確動作，有力保障電網安全穩定運行，降低連鎖故障及大停電的風險，提升了新能源消納能力。 提高新能源消納電量26.4億千瓦，減少電煤消耗近399萬噸，降低煙塵排放約19968噸，協控系統、失步解列裝置三年累計新增銷售額7.9億，新增利潤2.0億元，為西北交直流電網安全穩定控制提供了技術和裝備支撐，有力保障西北電網安全運行、提高交直流輸電能力、提升電網對新能源的接納能力。

成果推動大範圍能源互聯網安全領域的科技創新，在國際大電網穩定控制領域起到了引領和示範作用。 項目成果隨着國家能源結構轉型的發展，項目成果將在類似電網形態地區的節能減排、經濟發展方面發揮更大作用。