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全球滚动:高比例新能源和电力电子装备接入对电力系统安全稳定的影响浅析
发布时间：2022-09-26 20:30:02 文章来源：北极星电力网
高比例新能源和电力电子装备接入对电力系统安全稳定的影响浅析1、电力系统的电力电子化趋势《贵州省“十四五”能源发展规划》提出2025年贵州省

1、电力系统的电力电子化趋势

《贵州省 “十四五”能源发展规划》提出2025 年贵州省非化石能源装机比重达到 57.7%，全省非化石能源消费比重提高到20.1%，可再生能源电力消纳比重约36.1%，风电和光伏等间歇性可再生能源在发电特性上与传统火力发电机组有着显著的差异，风电和光伏等可再生能源间歇性强、波动性大，经由电力电子逆变器实现电力系统并网，随着风电、光伏等新能源在电网中占比的不断提高，电网电力电子化特征凸显，电网稳定形态更加复杂，系统运行特性发生了深刻变化，系统安全稳定运行与控制规律面临全新挑战。

电网电力电子化转变是不可逆转的电力技术发展趋势，随着电力电子化特征的突出，以传统同步发电机为主的多质量块、惯性、阻尼运动、机电暂态过程，加入了以非惯量、高速、离散、刚性、电磁暂态控制为特征的电力电子设备的特征，在电网故障情况下两种特性相互影响，考虑不同时间尺度上故障的交织融合，导致交直流混连电网动态性能急剧变化，大时间尺度下的优化运行、小时间尺度下的暂态问题以及严重故障导致无源状态下的启动问题都威胁着电网的安全稳定运行，现有电网安全防御体系、电能质量、频率稳定都发生了根本的转变。


【资料图】

2、电力电子化为电网安全稳定运行带来的新挑战

传统电网的二道防线，针对以热稳定、暂态稳定等工频为基础的稳定问题，有效保障了传统交流电网的安全稳定运行，而电力电子变流器的接入，系统宽频稳定形态与传统工频暂态、电压和动态稳定形态叠加，使系统稳定特性更加复杂，次同步-超同步-高频带动态稳定问题将逐渐凸显，现有的面向传统交流电网的二道防线策略已难以有效保障电力电子化的新型电网的稳定运行，急需研究新型电网安全防御体系下的稳定控制手段。

传统电网中谐波主要来自大型设备操作和轧钢、冶炼等工业负荷，对配电网电能质量影响比较明显，常见的电能质量问题主要是谐波、电压波动与闪变、电压偏差和三相不平衡，随着电力电子技术的快速发展，之前没有引起重视的电能质量问题如暂时过电压、瞬态过电压、电压凹陷和短时间间断等问题也逐渐突显，风电、光伏变流器的接入会导致持续的次同步谐波注入，造成火电机组连锁跳闸、直流闭锁等反应，也严重危害了电力系统安全稳定运行。

大规模电力电子电源与负荷接入电网带来的最突出的问题之一是频率稳定问题，大量电力电子电源替代原有同步发电机，导致转子提供的旋转机械惯量以及频率阻尼作用逐渐降低，调速器对频率的调节效应变弱，新型电网成为了低惯量电网，电网频率受扰后波动更大，更难恢复，频率一旦越出安全范围，会引发连锁故障，导致区域或全网大停电，造成严重后果。

3、应对新挑战，构建源网荷储多源协调的坚强电网

针对传统二道防线的适应性降低问题，亟需研究新型控制手段协同大范围、多电压等级源网荷储各类控制资源，改变原有离线决策模式，研究适应不同运行方式的控制策略，实现基于事件触发和响应驱动的主动紧急控制，优化切机策略，实现精准负荷控制，采取抽蓄切泵、多直流协调等多种手段，构建电网新型安全防御体系。

应对电网安全稳定运行面临的全新挑战，将风险评估环节前置，提高电网仿真计算分析能力，加速光伏、风电等新能源元件模型的构建，提高仿真精度和效率，完善参数实测方法，开展实时仿真研究，在新能源入网前开展电能质量仿真评估、振荡评估等接入前的技术评估，降低新能源接入对电网可靠性、安全性和电能质量等造成的影响，降低电力电子装备接入对电力系统安全稳定的影响。

在新型电力系统下如何在电网发生连锁故障后，如何采取快速有效的恢复措施，以尽量减少大停电带来的损失，成为迫切需要思考的问题，针对电网受到大扰动导致电网失稳至无源状态时的恢复需求，将电动汽车、分布式储能和柔性负荷等单元考虑在内，以支撑电网的稳定有序恢复，通过可再生能源间的优势互补，改进多类新型调节资源的控制技术，使其能够对电网实现主动支撑，充分利用资源组合优势，构建多调节资源系统，提高电网的新能源消纳能力。

来源：北极星电力网  作者：古庭赟（贵州电网电力科学研究院系统技术研究中心专责）

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