电力系统“时空”特征分析

电力系统“时空”特征分析,content,二、现代电力系统“时空”分析,三、微电网“时空”分析,四、总结与展望,一、电力网络“时空”分布概况,content,二、现代电力系统“时空”分析,三、微电网“时空”分析,四、总结与展望,一、电力网络“时空”分布概况,我国电力网络空间分布情况,中国湖南长沙【输变电】中南大学新能源与电能质量实验室【供配电】,影响电力网络空间分布的主要因素,资源分布&经济发展地区差异,*我国东、中、西部地区分月用电同比增长情况,我国电力网络的时间分布特性,content,二、现代电力系统“时空”分析,三、微电网“时空”分析,四、总结与展望,一、电力网络“时空”分布概况,电网规划阶段合理规划网架、电源容量及接入点；合理选择无功补偿方案，满足规划水平年潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。,1.电力网络空间分布稳态分析,电网运行阶段预计负荷增长及新设备投运+选择典型方式进行潮流计算计算潮流阻塞和可传输余量，供调度员日常调度控制参考，对规划、基建部门提出改进网架结构的建议。,潮流计算,1.电力网络空间分布稳态分析,网络重构,供配电网络包含大量的常合刀闸及少量常开刀闸；采用环状结构的开环运行模式；通过网络重构提高系统安全性和经济性。,正常运行条件下周期性(如按季节)调节网络结构，a）平衡负荷消除过载，提高供电电压质量；b）降低网络损耗，提高系统的经济性。在故障情况下切换部分刀闸，隔离故障支路，把故障支路负荷全部或部分的转移到另一条馈线或同一条馈线的另一条支路上。,当电力系统N个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而被切除后a）应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；b）不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故；c）当这一准则不能满足时，则要考虑采用增加发电机或输电线路等措施。,1.电力网络空间分布稳态分析,N-1原则,系统发生故障引起电压暂降时，敏感负荷不能正常工作的故障点所在区域，称为电压凹陷域。,影响因素故障类型系统运行方式用户变压器的接线方式设备电源接入方式敏感负荷接入方式,引起电压凹陷,2.电力网络空间分布暂态分析,电压凹陷域,研究意义（1）作为辅助手段，在满足电网安全前提下，选择合适运行方式，减少用户发生暂降事件，即选择安装敏感设备的PCC上凹陷域最小的运行方式。（2）结合故障历史记录，利用凹陷域求出各PCC点平均年暂降次数。,2006年11月，欧洲UCTE电网解列为3个区域，各个区域发供电严重不平衡，相继出现频率低周或高周情况。事故损失负荷高达16.72GW，约1500万用户受到影响。,实例一欧洲大停电,原因分析1）大面积停电事故发生于电网用电负荷高峰时段，系统潮流大范围转移；2）电网联络环节薄弱，设备相继退出运行，导致欧洲跨国互联电网基本结构遭到破坏；3）各区域发用电严重失衡，最终造成大量负荷损失。,2003年8月14日，美国俄亥俄州第一能源公司发生了一系列的突发事件。事件累计效应导致大面积停电，影响范围包括美国8个州和加拿大2个省，影响近5千万人口；损失负荷达61.8Gw，用电直接经济损失达300亿美元。,实例二美国大停电,大停电启示1、当一条线路由于故障开断后，电网安全稳定状态估计及控制不及时是产生大面积停电的决定性因素。在本次停电事故中，FE的安全稳定系统是照n-1的原则设定的，当第一条线路跳闸时，通常需要30分钟反应时间来消除故障产生的不稳定隐患，但第二条线路的跳闸时间距第一条线路跳闸为27分钟，从而未能避免灾变的发生。2、后备保护的抢先动作是系统崩溃的转折点。本次事故中Sammis-Star线路的开断才是俄亥俄州东北部的系统问题引发美加东北部级联大停电这一事件的转折点。而该线路的跳闸是因为阻抗保护的动作引起，设该保护的初衷本是为对短路故障起后备作用，在本次事故中的短路故障均由保护正常切除，阻抗保护在潮流转移引起线路过载的过程中抢先于减负荷装置动作，使得潮流的转移变得更为严重，最终导致系统崩溃。3、美国大停电催生了智能电网,content,二、现代电力系统“时空”分析,三、微电网“时空”分析,四、总结与展望,一、电力网络“时空”分布概况,微电网拓扑结构,微电网由一系列分布式发电系统、储能系统和负荷组成的微型电力网，能够实现分布式电源与大电网的有效结合。,微电网的电力来源不仅限于旋转电机，更多电力电子装置的加入，使得微电网复杂性加大，与大电网的结合更加凸显了诸多的新问题。,潮流问题电能质量问题微网规划问题调度优化问题,微电网的主要问题及特点,为了满足将来用户的需求和电网本身的要求，需要对微电网内部线路进行改接、增加变电站容量等方式来补偿，以满足经济个社会效益最大化，该过程称为微电网规划。,微电网空间特性分析,微网规划,约束条件（网络阻抗等）+目标函数（减排、削峰填谷等）=调度各个微源和储能单元的出力=以达到整个微电网安全经济运行的目的。优化调度往往需要进行负荷预测、风能预测和光伏预测。,微电网空间时间特性相结合,优化调度,超短期负荷预测：超短期负荷预测是指未来1h以内的负荷预测，在安全监视状态下，需要510s或15min的预测值，预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值。短期负荷预测：短期负荷预测是指日负荷预测和周负荷预测，分别用于安排日调度计划和周调度计划，包括确定机组起停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等，对短期预测，需充分研究电网负荷变化规律，分析负荷变化相关因子，特别是天气因素、日类型等和短期负荷变化的关系中期负荷预测：中期负荷预测是指月至年的负荷预测，主要是确定机组运行方式和设备大修计划等长期负荷预测：长期负荷预测是指未来35年甚至更长时间段内的负荷预测，主要是电网规划部门根据国民经济的发展和对电力负荷的需求，所作的电网改造和扩建工作的远景规划。对中、长期负荷预测，要特别研究国民经济发展、国家政策等的影响。,微电网时间特性研究热点,负荷预测,超短期预测：以“分钟”为预测单位，一般是提前几十分钟或几小时进行预测，用于对风电机组的控制，预防恶劣天气对桨叶的破坏。短期预测：以“小时”为预测单位，一般是提前几小时或几十小时对每小时的功率进行预测，便于电网功率平衡和合理运行调度，保证供电质量；为风电场参与竞价上网提供保证。中期预测：以“天”为预测单位，中期预测主要是提前一周对每天的功率进行预测，便于确定风能产出较小时段，对风机等设备进行维护和检修。长期预测：以“年”为预测单位，长期预测主要应用场合是风电场设计的可行性研究，用来预测风电场建成之后每年的发电量。,微电网时间特性研究热点,风能预测,根据光伏发电系统、气象、地理等的历史数据，探索光伏发电系统历史数据变化规律对未来发电量的影响，寻求光伏发电系统输出功率与各种相关因素之间的内在联系，从而对光伏发电系统未来的输出功率进行科学的预测。,微电网时间特性研究热点,光伏预测,content,二、现代电力系统