沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望

沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望（国能经济技术研究院有限责任公司，北京市102211）摘摘要：【目的】伴随着中国的新型电力系统建设，沙戈荒新能源基地逐步成为重要的电力供应来源。在考虑沙戈荒基地规划容量的基础上，其供应受端电网的电力还受到多种外部因素的影响，且各个环节责任主体不同。因此，对于由多基地、多通道、多受端组成的复杂沙戈荒新能源基地系统，其中任一基地的外送能力评估需要综合考虑多方面因素。【方法】分析了基地电源通过输电通道向受端电网供电的全过程，通过对其中各个领域已有成果的研究，详细阐述了影响基地外送功率的各类因素。【结果】基地外送可划分为3个环节，基地电源、输电通道和受端电网。在基地电源中，新能源波动、跟网型和构网型技术影响电源输出的有功功率；在输电环节中，常规直流输电技术或柔性直流输电技术的控制策略，及送受端电网强度影响通道最大传输能力；在受端电网中，单直流馈入、多直流技术组合方案，以及多直流耦合影响受端电网的受电能力。沙戈荒新能源基地外送能力评估需要综合考虑上述因素。【结论】所提系统性评估方法可推动各环节多主体协同合作，综合考虑基地容量规划和外送影响因素的约束，为最终实现对沙戈荒新能源基地复杂系统外送能力的准确评估提供技术思路和借鉴参考。DOI：10.12204/j.issn.1000_7229.2026.03.010OverviewofLimitingFactorsandProspectsforSystematicEvaluationofGobiandBarrenAreas 基金项目：国家社会科学基金重大项目（21&ZD133国家能源集团科技项目©EditorialDepartmentofElectricPowerConstruction.OAunderCCBY-NC-ND4.0.第47卷第47卷0引言伴随中国新能源的高速发展，2021年提出规划建设沙戈荒新能源基地（本文简称“沙戈荒基地”此后国家发展和改革委员会、国家能源局先后印发了三批沙戈荒新能源基地项目规划清单［1-3］截至2030年，沙戈荒基地总规划装机容量达到4.55亿 能源局发布《关于委托开展“十四五”规划输电通道配套水风光及调节电源研究论证的函》［4］规划建设“三交九直”12条特高压通道，将沙戈荒基地输出电力通过特高压直流通道远距离传输到受端电网。目前沙戈荒基地的规划配置已有大量研究成果［5-10］但是受端电网接受的电力需考虑直流输电系统影响、受端电网受电能力和送受端需求协同［11-12］等多种因素。本文从系统层面综合考虑新能源基地到受端电网的电力传输链条，通过分析各环节的技术特点及实际应用问题，归纳出限制沙戈荒基地实际外送能力的3个方面因素：基地自身特性、外送通道和送受端电网强度，以及受端受电能力和多通道耦合。沙戈荒基地外送能力评估要综合考虑基地容量设计和上述多方面因素的共同作用。通过上述对影响沙戈荒基地外送能力的各种因素的分析归纳，针对多基地、多通道、多受端组成的复杂沙戈荒基地系统，考虑到各环节责任主体差异，最后提出基于多主体协作的系统性评估基地出力的技术展望。1沙戈荒基地外送能力影响环节分析1.1沙戈荒基地容量规划研究现状根据项目规划清单［1-3沙戈荒基地初步确定地理范围时，需要评估该区域的风光出力能力。通过地理数，结合风电和光伏出力模型获取出力曲线［13］。在小栅格范围的风光出力数据基础上，对大面积的新能源基地的风光发电曲线进行聚合［8并根据不同的天气情况和季节，得到更精确的新能源电站出力场景［14］。结合风电场和光伏电站的发电能力，沙戈荒基地开展多能互补规划［15通过灵活调节资源配置实现新能源波化角度开展电源基地中风电、光伏和储能等多种电源的1.2沙戈荒基地外送能力影响环节分析沙戈荒基地在电源侧完成交流组网，通过特高压直流输电整流站转换为直流后，通道外送到中东部负荷中心，在受端网络的落点接入，由逆变站转换为交流后疏散潮流。沙戈荒基地传外送电力可分为3个环图1沙戈荒新能源基地的外送能力影响因素分析Fig.1Analysisoffactorsaffectingthetransmissioncapacityofthedesertnewenergybase第3期卢婷，等：沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望121第一环节是沙戈荒基地自身电源的输出特性影响。目前绝大多数沙戈荒基地采用工频交流汇集技术，基地交流电源的有功功率是外送的有效电力，所以输出总功率及有功功率是关键因素。新能源出力波动性影响电源侧潮流波动，对电力系统安全稳定性的影响进而约束电源输出功率范围；并网变流器输出有功电流的影响因素包含：线路阻抗、并网点电荒基地输出的有功功率小于其规划容量。第二环节是沙戈荒基地外送通道，直流通道的传输功率是影响外送能力的关键。常规特高压直流输电和柔性直流输电技术路线的最大传输功率和直流电流受到换流站控制策略的影响。常规特高压直流输电还特别受到电网强度的影响。第三环节是受端电网受电能力的约束。主要针对电力系统安全稳定分析对消纳功率的约束，以及电网强度影响多通道之间的功率协同。电力系统安全稳定分析主要针对单直流馈入，包含跨区通道潮流约束、受端电网潮流计算和N-1安全校核等分析。电网强度针对多直流馈入，技术路线组合对电压稳定性的影响，以及受端电网强度与各通道传输能力之间的交互影响。2沙戈荒基地电源性能特点对外送能力的影响沙戈荒基地建设过程中，新能源波动导致潮流变化，进而影响系统安全稳定性，需要明确基地出力的安全范围。变流器作为电能转换的关键装备，跟GFM）设备的不同特性影响其输出有功无功范围。所以，沙戈荒基地的实际出力需要在规划容量的基础上，分析其等效电源特性的影响。2.1新能源波动对输出功率的影响分析沙戈荒基地作为电源端与输电通道和受端电网Ug为电网电压幅值。本文针对新能源出力波动，简化变流器、受端电网和直流通道，计算不同潮流对应的安全稳定阈值，得出新能源出力波动对实际输出功率的约束范围。考虑到新能源的随机性和波动性，需要在不同的功率范围和波动率内，确认系统内各节点电压波动满足约束条件［23］。以大电网整体为研究对象，文献［24］研究新能源开发容量与直流外送规模的相关性，并给出频率安全约束指标。针对功率扰动情况，判断稳态频率偏差、暂态频率偏差和系统频率变化图2沙戈荒基地发输用系统示意图Fig.2Diagramofthepowergeneration，transmissionandconsumptionsystemo率的指标变化，对西北电网进行整体分析，得出满足电网频率安全约束条件下，新能源开发规模为250种方法［25其中确定性计算方法包含：功率转移分布因26概率性评估方法包含模拟法和近似法。评估沙戈荒基地出力对其外送TTC的影响，需要考虑新能源波动范围和波动率。针对新能源波动不确定性的问题，可以采用电源不确定性模型与确定性针对新能源出力不同功率范围波动问题，文献［30］提出了水风光打捆直流外送能力计算方法，满足以下约束条件：各电源输出特性、直流输电安全运行约束条件和小信号稳定性约束，采用RPF方法计算不同新能源功率的系统潮流变化。在案例验证中，设置风光不同出力范围计算系统潮流并评估对应的TTC，得出不同风光配比下新能源电站的直流输电能源出力不确定性概率模型获得不同场景，在交直流输电系统中采用CPF方法，以5%功率变化步长计算系统潮流及其对应的各节点电压的幅值频率波动范围，评估对应的TTC及其概率密度。文献［3证了采用直流输电技术对提高TTC有明显效果。针新能源出力区间，采用半不变量法的概率潮流计算得到各节点电压频率等状态变量的概率分布函数，再判断各状态变量越限概率等风险指标，作为综合决策依据。通过潮流计算，得到能够满足安全稳定约束的容量Sac、有功功率Pac和无功功率Qac，及其对应的电第47卷第47卷2.2跟网型和构网型变流器输出功率性能分析沙戈荒基地配置的光伏、风电通过并网变流器汇集，由于GFL和GFM变流器的不同特性，对外体现出不同的电源特性，并对接入电网性能提出不同要求。GFL并网变流器的功角范围示意图如图3所示。图中：Up为并网点电压幅值；Id为有图3GFL并网变流器的功角范围Fig.3PoweranglerangeofGFLinverters传统同步机系统的静态稳定临界功角接近90°,可等效为电压源。GFL变流器不同于同步机，对外表现为电流源特性（见图3（a由于沙戈荒区域电网薄弱，大量跟网型变流器接入将限制新能源并网（见图3（b其静态稳定临界功角是45°,并网点电压范围限制了GFL输出的有功功率，输出功率波动有可能导致并网点电压失稳。采用无功补偿可以提高并网点与大系统间的功角，进而提高输出有功功率。文献［35］论证弱电网中通过无功补偿提高输出功率的效果，在输出额定功率Pr且功率因数等于1的前提下，设置Ug波动范围在±10%之间，给出对应的有功电流Id、并网线路电阻Rg、电抗Xg和SCR的要额定功率等同于有功功率，推得的有功电流是能量有效输出部分。从表1可知，线路阻抗、并网点电压限制有功电流范围，不同的电网阻抗和短路比是有功电流范围的影响因素。相较于阻感型线路阻抗，纯感性线路阻抗情况下的有功电流更小，对应沙表1不同并网约束条件下的有功电流、线路阻抗和短路比范围Table1Rangeofactivecurrent，lshort-circuitratiounderdifferentgridconnectionconstraints稳定性判据稳定性判据纯感性线路阻感型线路电网阻抗同步稳定性Id≤Ug/XgId≤Ug/Xg静态功率稳定性Xg≤0.75U/PrId≤0.44Ug/XgXg≤1.02U/PrId≤0.74Ug/XgXg≤0.6U/PrXg≤U/Pr无功补偿Xg≤1.2U/Pr戈荒基地中GFL与并网点的距离更远，且线路阻抗偏大，导致有功电流下降。同时也验证了增加无功新型电力系统中，大量新能源发电系统采用GFL并网，导致系统等效惯性不足、调频调压能力不足、频率电压耐受能力不足等问题［36-37］。GFM技术可以文献［40］阐述了基于VSG技术路线的GF础。GFM应用于新能源并网、储能系统和柔性直流输电场景，可以有效提高系统短路电流，提高系统阻尼和惯性，快速响应一次调频，支撑系统暂态恢复［38其特性更适用于弱电网系统。单台GFM研究已经趋于成熟，多变流器GFM技术应用成为研究热点。文献［40］建立了单机、双机和多机GFM组合仿真模型，研究初始状态、控制参数、滤波装置参数、控制延时等因素对系统性能的影响，并提出研究大系统集群模型。针对新能源并网系统，定义“混合系统支撑量”来表征稳定性，定义“改进短路比”来表征系统强弱，分析控制参数及其容量比对稳定性的影响，得出GFL输出功率和并网点等效电感是关键因素。当GFL额定功率22kW，并网点等效电感大于0.1H时，GFM容量占比至少是第3期卢婷，等：沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望12330%，才能维持混合系统的稳定性；并网点等效电感混合系统的稳定性。文献［43］从保障并网系统的低频和次同步频段内的振荡稳定性角度分析，论证了稳定情况下，GFM和GFL变流器容量配置需要满足30%，可以保证低频和次同步模态稳定。GFL为GFL机组的容量配置范围；PGFM为GFM机组的容量配置范围；PW为新能源场站的并网容量；SCR2分别为GFM和GFL机组分别并网的临界短路比。成果给出了在不同参数条件下，GFL和GFM组合集群中，有助于系统稳定的GFM容量占比，并且指出GFM采用分散式接入更有助于支撑电网稳定。3特高压直流输电通道输送能力的影响因素分析沙戈荒基地的远距离外送需求场景主要适用于UHVDC）技术［44-45］能够为沙戈荒区域的薄弱电网提供电压支撑。UHVDC在传输通道上包含送端整流站和受端逆变站，UHVDC两端的控制策略会影响其输送能力，进而限制沙戈荒基地出力。目前广泛应用的直流输电技术包含［46-47］常规直流输电技术（line理论上基地有功功率通过直流通道传输，对应直流输电功率，其越高对应的通道输电能力越强。下面分别分析LCC和VSC两种技术路线的最大输电能力及其影响因素。3.1LCC-HVDC传输功率影响因素分析通过对LCC技术研究文献的分析整理，影响其功率传输能力的主要因素有2个，分别是送受端换流站的控制策略组合及送端电网和受端电网的电网强分析对应的功率裕度和薄弱母线电压，CC/CP-CV相比其他控制模式更优，如表2所示。表2不同直流控制模式静态电压稳定计算结果Table2StaticvoltagestabilitycalculationresultsbydifferentHVDCcontrolmode控制模式控制模式功率裕度/%薄弱母线电压/p.u.以±800kV哈郑特高压直流输电线路的受端河南电网为例，文献［49］分析控制策略对受端电网静态电压稳定裕度的影响，运行场景设置为单直流通道和交直流多通道混合运行两种模式，通过分析可知CP-CV控制策略的受端电网电压稳定裕度更高，且交直流混合运行模式更有助于受端电网自身电压稳定。送受端电网的SCR影响LCC通道的传输能力。文献［50］建立了LCC受端逆变站的直流功率方程和交流系统潮流方程，通过最大功率曲线获得直流系得出以下结论：伴随SCR增大，母线电压支撑能力增由于无功补偿可以增强母线电压稳定性，提高［51］分析分层接入调相机后直流输电系统的最大功MAP随着SCR增大也逐步增大；并给出不同直流电流下，投入调相机前后对应的MAP，如表3所示。可见针对LCC-HVDC技术，换流站配套无功补偿可以有效增大传输通道的MAP。LCC输电通道的传输功率同时受到送端电网和受端电网的SCR影响。设定送端整流站和受端逆变站的控制策略，文献［52］研究了在不同短路比下，LCC送受两端的MAP变化，如图5中两条曲线所示。新能源基地所处的送端电网SCR大多数小于2，基于其对应的送端电网MAP范围，如图4中蓝色框中功率范围。由此决定输电通道MAP范围，建议受端电3.2VSC-HVDC输送功率影响因素分析第47卷第47卷图4不同短路比下最大传输功率的变化趋势Fig.4VariationtrendofMAPunderdifferentSCR表3不同直流电流下，调相机对最大传输功率MAP的影响Table3InfluenceofsynchronouscondenseronMAPunderdifferentDCcurrents无调相机投入调相机图5不同短路比下对应的送受端最大传输功率Fig.5MAPatthesendingandreceivingconvertercorrespondingtodifferentshort-circuitratios以向系统提供无功支撑，能够更灵活地实现功率双向流动，因此更适用于送端新能源基地的安全稳定外送。在受端电网可以实现暂态电压支撑、频率调节，并提升直流等效短路比，特别是多直流馈入情况下的短路比有明显提高［53］。VSC控制策略在电网惯量、短路电流调节、谐波振荡抑制、功率快速调控等方面能够发挥显著作用［54］。送受端换流站的控制策略有以下4种组合方式：定直流电压控制和定无功功率控制、定直流电压控制和定交流电压控制、定有功功率控制和定无功制［55］。文献［56］研究了定有功和定无功控制、定4给出系统临界安全稳定状态下对应的短路比性更好。表4不同控制策略下换流站的CSCR范围Table4CSCRrangeofconverterstationsunderdifferentcontrolstrategies控制策略控制策略换流站定无功控制整流站逆变站定交流电压控制整流站逆变站VSC控制策略性能对最大传输功率的影响主要在3个方面，分别是稳态运行特性、小扰动稳定性和暂态稳定性［58］。其中，稳态特性决定VSC的理论传输功率可达MAP，小扰动稳定性和暂态稳定性影响现实的MAP值。表5不同SCR及不同阻抗角对应的MAPTable5MAPcorrespondingtodifferentSCRanddifferent阻抗角/(°)阻抗角/(°)第3期卢婷，等：沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望125有阻抗角对应的最大传输功率都可以达到额定功4受端电网受电能力影响因素分析4.1单直流输电通道馈入的传输能力影响分析沙戈荒基地出力经过直流通道的传输，接入受端电网落点疏散潮流。当前交流和直流两种输电形态发展不均衡，在特高压交直流混联电网中，直流输电的有功无功受扰，大幅变化激发起超出设防能力的强扰动，冲击承载能力不足的交流电网薄弱环节，加剧连锁故障风险，全局性安全水平明显下降，出现强直弱交特征［62］。因此交流电网受电能力限制了直流通道的输送能力，同样也约束了沙戈荒基地的出力范围。在此现状下，交流电网的安全稳定域制约直流输电的容量上限，直流输送功率受到以下4类因素的影响：1）直流线路与跨区、跨省交流联络线耦合，直流输送功率受到交流联络线影响；2）直流功率在受端网络疏散潮流，需要通过校核N-1故障，确认各疏散线路的热稳定输送容量是否影响直流线路输送功率；3）受端电网发生扰动时，直流线路对电压稳定性的影响是否限制直流线路输送功率；4）符合《电力系统安全稳定导则》中要求：直流单极闭锁后在不采取任何紧急控制措施的情况下系统应能维持暂态稳定，将直流最大闭锁功率作为其单极运行功率。分析交流电网对其传输能力的约束。第1类因素在祁韶直流案例中包含：华中跨区断面的长南线耦合影响、湖南湖北断面鄂湘交流的耦合影响。祁韶直流双极闭锁故障会影响长南线和鄂湘交流稳定输送因素是祁韶直流在湖南省内落点的潮流疏散，通过N-1和N-2分析，受省内星云交流线路的输送能力限制，祁韶直流最大输送功率约为4000MW。第3）类因素是祁韶直流接入影响省内某节点的电压稳定性，限制祁韶直流的最大输送功率为5000MW。在上述3类因素的共同作用下，祁韶直流的最大传输功图6祁韶直流与交流电网耦合示意图Fig.6SchematicdiagramofcouplingbetweenQishaoDCtransmissionandACpowergrid以宾金直流为例，分析第4）类因素影响，文献［64］中采用能量函数法计算宾金直流输电功率对其耦合的特高压交流通道影响，如表6所示。由表6可见，宾金直流输电功率大于7000MW后，对系统内其他交直流通道的输送能力造成负面影响；当其输电功率1.1倍过载时，单极闭锁引发电网失步故障。表6宾金直流传输功率对交直流通道功率的影响Table6InfluenceofBinjinDCtransmissionpoweronACandDCchannelpower宾金直流功率宾金直流功率/MW影响特高压交直流外送能力随之增加而上升特高压交直流通道总功率随之增加而下降1）特高压交流降功率运行；2）川渝外送功率限制宾金直流运行功率；3）单极闭锁引发川渝电网与华中主网失步在交直流混合、主网配网紧密耦合的复杂电力网络中，直流输电通道的输送功率还需要考虑跨区线路功率、受端电网N-1故障、直流闭锁的影响等多种制约因素，进而等效约束了沙戈荒基地的外送能力。4.2多直流输电通道馈入的传输能力影响分析4.2.1不同输电技术组合对输送功率的性能优化随着不同直流输电技术的广泛应用，出现LCC通道和VSC通道向同一受端电网送电的情况，如图7所示。图7LCC和VSC通道组合方案Fig.7LCCandVSCchannelcombinationscheme根据第3章的分析，VSC的无功补偿功能可以提高电网强度，与LCC结合可以同时提高LCC的输电功率持续增加时，LCC技术与组合技术的MAP、net的变化趋势如图9所示。图中：Pnet为主网传输功率增量的增长，组合应用和LCC的MAP持续第47卷第47卷图8LCC技术与组合技术的MAP与SCR相关性Fig.8CorrelationbetweenMAPandSCRofLCCtechnologyandcombinedtechnology图9功率持续增加下，LCC技术与组合技术的MAP、Pr、net的变化趋势Fig.9ChangesinMAP，Pr，UgandPnandcombinationtechnologyunderPaddcontinuousincrease率随Padd增长而提高，且组合应用的Pr高于LCC的Pradd增大会导致并网点电压下降，但是组合应用可以维持并网点电压稳定；在LCC中，Padd增大需要主网补充电量，但是组合应用不需要。因此组合应用可以很大程度上改善LCC技术的缺点，适用于在已有直流输电场景上的改造。4.2.2多直流输电通道耦合的受电能力影响分析伴随着特高压输电通道的快速建设，同一受端电网接受多条特高压直流馈入，导致受端电网缺少常规电源支撑，无功支撑能力不足，暂态电压稳定性和暂态功角稳定性降低。如果直流馈点在受端电网中部，缺少中部惯量支撑容易导致动态稳定过程中阻尼比下降。在多直流馈入情况下，评估受端电网的受电能力要考虑以下几方面影响因素［66直流落点方案、受端电网强度、受端电网低谷负荷调峰能力、受端电网频率安全、受端电网电压稳定和受端电网暂态稳定。其中，直流落点选择受到多种非技术因素影响，主要通过直流通道等效短路比指标变化评估相互影响作用。文献［67］提出多直流交互因子概念（multi- infeedinteractionfactor，MIIF体现多条直流间的相互耦合影响作用，设立4项评估指标，分别是整体性、均衡性、干扰性和安全裕度，作为评估直流落点方案的依据。文献［68］中提出多馈入有效短路比念，用于定量评估多直流间的相互影响，并以广东电网为例开展直流落点优化，基于MIESCR指标评估建直流输电线路对原有直流线路MSCR的影响，并以华中电网为例，计算青豫特高压直流(±800kW青海—河南特高压直流输电工程）投运前后，天中直流（新疆天山—中州±800kW特高压直流输电工程）和祁韶直流(±800kW祁韶特高压直流输电工程）的MSCR，如表7所示。可见随着直流线路增加，其对应的MSCR下降，受端电网对直流馈入能力的支持下降，进而间接导致对应的电源端沙戈荒基地外送能力受限。针对受端电网的各类安全稳定性能对受电能力网直流接入能力评估方法：在确定直流落点及容量的基础上，依次校核各个安全稳定约束条件，通过迭代调整确定受端电网的最大直流接入能力。其中依次校核内容有：直流多馈入短路比、电网低谷负荷调峰能力、系统有效直流惯性常数、静态电压稳定区域的第3期卢婷，等：沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望127表7多直流馈入后的MSCR变化Table7MSCRchangesaftermultipleDCinfeeds线路名称线路名称青豫直流投运前后天中直流投运前投运后祁韶直流投运前投运后青豫直流投运前投运后负荷有功裕度和暂态稳定裕度等约束条件，并以华东评估电网直流承载能力。将直流落点、机组出力调整、无功补偿位置和容量等影响因素作为控制变量，利用多目标优化方法求解受端电网在不同直流馈入规模下满足约束条件的最优潮流解，根据受端电网的安全稳定校核，确定可以承载的最大直流规模。5系统性评估展望沙戈荒新能源基地外送要经过电源建设、外送传输，到受端消纳这三个环节，每个环节的传输能力都受到多种因素的影响。本章根据上述分析，参考现有技术与应用，提出系统性评估技术的研究展望。5.1多基地、多馈入、多受端的复杂沙戈荒基地系统沙戈荒地区面积广阔，包含数个由不同开发主体负责的沙戈荒新能源基地，通过多条特高压直流通道外送。以内蒙古自治区为例，规划了四大沙戈荒新能源基地，配套四条特高压外送通道，分别是：蒙西至京津冀、库布齐至上海、乌兰布和至京津冀鲁、腾格里至江西。基于避免同送同受的原则，每个受端电网也会同时接收多个不同电源的馈入。此类系统的连接示意图如图10所示，沙戈荒区域1规划2个基地，并配套2条外送通道；沙戈荒区域2规划3个基地，并配套2条外送通道。受端电网1接受来自沙戈荒基地1、沙戈荒基地2和电源基地3的3条直流输电馈入，受端电网4接受来自沙戈荒基地2和电源基地3的2条直流输电馈入。以沙戈荒基地1为例，电源特性、外送通道技术路线、受端电网消纳能力决定其传输功率；同时沙戈荒基地1、沙戈荒基地3和电源基地3传输功率之间的相互影响，也进一步改变沙戈荒基地1的外送能力。图10沙戈荒基地与受端电网的多馈入示意图Fig.10Schematicdiagramofmulti-feedfromthedesertnewenergybasetothereceiving-endgrid5.2复杂沙戈荒基地系统外送能力的系统性评估5.2.1系统性评估中多主体协作模式目前各沙戈荒基地由不同发电企业开发，特高压直流输电通道的设计由规划院等单位承担，电网安全稳定性评估由电网主管单位负责。不同于以往完全由电网公司主导，当前沙戈荒基地需要各发电企业、输电通道设计单位、电网监管部门等多主体协同，才能够准确评估其实际外送能力。在当前各主体独立运作的机制下，发电企业的规划设计与电网公司的审核校验未能有效对接，基地建设完成后，如果发现问题面临再整改，或者降额运行的局面，造成额外损失，不利于资源充分利用，因此在整体管理流程上还需要各主体协同优化。5.2.2系统性评估流程及其各环节技术展望本文指出3个环节中对沙戈荒基地外送功率的第47卷第47卷影响因素，评估沙戈荒基地外送能力要开展系统性综合分析，据此提出了沙戈荒新能源基地外送能力先要根据光照、风速等自然资源禀赋，完成基地1的第二步，满足潮流分析安全稳定性的基地输出容量Sac评估，由发电企业负责。由于沙戈荒基地占地广阔，偏远地区极易发生极端天气变化，新能源出力波动剧烈，且不同区域特性会有明显差异。在评估新能源场站并网点功率波动范围和波动率时，需要对新能源场站的不同区域划分栅格，同一栅格区域内新能源发电出力具有相似性，将全部栅格的出力特性进行汇总，给出基地总体出力波动特性和波动率。由于沙戈荒基地的开发运行经验较短，缺少长期数据积累，评估中长期时间尺度的电力波动性和中短期时间尺度的电力波动率均面临一定困难。在数据样本不足的情况，人工智能技术中的对抗生成网络技术是有力工具［71］可以用于应对该问题。在上述数据信息基础上，参照第2.1节中新能源出力潮流分析，可以得到图10中基地1能够满足电力系统安全稳定约束的输出容量Sc。第三步，满足变流器控制约束的基地输出有功GFL技术集成组合的研究不断深化，例如在不同风光伏采用GFM技术的路线优选［72不同短路比下的组合配置，以及柔直外送系统中的GFM配置［73］等。通过此类研究，可以在沙戈荒基地设计过程中，优化变流器设计及组合方案，提高基地等效电源性能及其输出有功能力。经此过程给出基地1输出有功功率Pc的评估结果。第二步和第三步评估过程如图11中第一环节所示。第四步，直流输电环节的传输能力Px评估，由电网公司输电规划设计部门负责。在直流外送通道评估环节，LCC技术比较成熟，其控制策略和传输能力评估方法较为明确，未来主要发展方向是大容量VSC输电通道。针对VSC-HVDC的控制策略主要研究方向包含：宽频振荡的机理分析和解决方法［74］柔性直流孤网外送的稳定性问题［75以及柔性直流输电控制支撑新能源送端频率稳定的优化策略［76］等，其中相关控制策略可以进一步提高VSC通道利用率1的直流输电通道线路1-1经过图11中第二环节传输能力评估，得到其外送功率Px(1)。第五步，针对该沙戈荒基地的受端电网的受电能力分析，由电网公司系统部门负责。受端电网的安全稳定理论研究非常成熟，面对大量直流通道馈入的现状，针对交直流混联系统承载能力的研究也在进一步深入，建立系统性研究框架、建立新的承载能力评估指标、评估模型和方法［77］。并且通过优化直流落点、无功补偿、优化受端网架，以及通过新能源改造、储能配置等方法研究提高承载能力的途径馈入情况下的受电能力，包含跨区联络线容量约束和受端电网N-1的各项校核。并且根据直流传输能力Px(1)分析直流单级闭锁对稳定性的影响，取最小值获得基于线路1-1的受端电网1的受电能力约束图11沙戈荒新能源基地复杂系统的外送能力系统性综合评估流程Fig.11Comprehensiveevaluationprocessfortheexternaltransmissioncapabilityofcomplexsystemswithmultiplebases，multipleinputs，andmultiplereceiver第3期卢婷，等：沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望129第六步，受端电网在多直流馈入下的受电能力影响分析。电网公司系统部门掌握多条直流馈入某一端电网的全面信息，多条直流通道耦合后影响受端电网强度，进而约束每条通道的传输能力。如图11中第三环节第二步骤所示，基地1—n分别采用评估模块，得到单通道馈入对应的外送能力Ppt(1)至(n)后，采用系统耦合影响分析模块，分析多直流耦合影响。判断多直流馈入是否满足受端电网的安全稳定约束，如不满足通过配置无功补偿或调相机等多种措施改善受端电网强度［78］重新评估送受端电网的传输功率是否匹配，修正各线路的传输能力Ppt(i)，通过多次迭代重复直至满足受端电网的安全稳定约束，得到最终的基地外送能力评估结果。相互耦合影响，需要采用系统耦合影响分析模块，对沙戈荒基地1、沙戈荒基地3的外送能力逐步迭代修能力，以及受端电网1的最大承受能力。电网公司将各基地最终送电能力反馈给发电企业，帮助其明确项目实际运营情况。6结论沙戈荒新能源基地是新型电力系统中电源的主要构成。基地到受端电网的输电能力对保障系统电力供应十分重要。本文通过分析汇总沙戈荒基地送受端电网过程中涉及的发电、输电和用电环节的研究成果，明确了影响基地外送能力的3大类影响环节，并详细阐述具体影响因素的作用原理。首先是基地电源输出特性，由新能源波动潮流影响系统稳定性的功率范围约束，及由并网变流器系统决定输出有功功率和电流范围。其次是直流通道传输能力影响，取决于LCC和VSC不同技术路线中换流站控制策略对传输能力偿改善MAP情况。最后是受端电网受电能力对基地外送电力的约束，单直流馈入受端电网的安全稳定性分析对传输能力的约束，多直流馈入耦合因素对传输能力的限制。基于文中分析阐述的沙戈荒新能源基地外送过程中涉及到多方影响因素，实现基地外送能力的准确评估需要系统性综合考虑。因此，最后提出多基地、多馈入、多受端的复杂沙戈荒新能源基地系统，并且针对当前不同环节涉及到责任主体，提出基于多主体协作的系统性综合评估方法展望，综合考虑了三个环节中多种影响因素的相互影响和作用。以期在具体实践层面，对沙戈荒新能源基地在系统性评估外送能力，以及发输配用电多主体协作的发展方向提供参考与借鉴。利益冲突声明（ConflictofInterests所有作者声明不存在利益冲突。作者贡献声明（Authors'Contributions卢婷负责论文整体内容和撰写，张军、韩一杰负责论文修订。所有作者均阅读并同意了论文终稿内容。7参考文献［1］第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设［2］第二批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设项目清单的通知［A］.北京：国家发展和改革委员会国家能源［3］第三批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电、光伏基地建设项目清单的通知［A］.北京：国家发展和改革委员会国家能源［4］关于委托开展“十四五”规划输电通道配套水风光及调节电源研［5］杨寅平，王绍德，孙英云，等.计及受端电网可信及调峰需求的大型风光储基地运行及规划方法一）中长期运行优化［J］.高［6］刘斌，张玉琼，麻林巍，等.西北地区源端基地综合能源系统的技术方案设计及优化研究［J］.中国电机工程学报，2021，41［7］赵星源，肖晋宇，赵丹，等.自适应蚁群算法的清洁能源基地选［8］甘磊.考虑大型新能源发电基地接入的大电网规划方法研究第47卷第47卷［9］孙严冬，李杰，吉日格图，等.风-光-火-储多能互补基地电力外［10］李宏斌，郭怿，魏立保，等.黄河上游风电光伏互补性量化评估［11］陆晶晶，贺之渊，赵成勇，等.直流输电网规划关键技术与展望［12］刘增训，游沛羽，周勤勇.适用高比例新能源系统广域消纳的［13］周建力.风-光-氢综合能源系统容量配置优化及决策模型研究［14］王秀丽，武泽辰，曲翀.光伏发电系统可靠性分析及其置信容［15］丁坤，孙亚璐，王湘，等.考虑置信容量和调峰能力的新能源基［16］魏韡，范越，谢睿，等.平抑高比例新能源发电功率波动的风-［17］谭玲玲，张文龙，康志豪，等.计及惯量响应与一次调频参数优［18］康健，王筱.青海海西柴达木沙漠新能源基地风光容量配比优［19］黄碧斌，孟子涵，冯凯辉，等.考虑可再生能源不确定性的风-［20］姜梦妍，王筱，董闯，等.基于时序运行模拟的水火风光储互补［21］李思能，刘志勇，曾庆彬.高比例新能源接入的输电网外送通道与储能分布鲁棒优化协同规划方法［J］.广东电力，2024，37［22］李湃，卢慧，李驰，等.多能互补发电系统电/热储能容量双层［23］程浩忠，李隽，吴耀武，等.考虑高比例可再生能源的交直流输［24］贺海磊，张彦涛，孙骁强，等.考虑频率安全约束的西北电网新能源开发及直流外送规模评估方法［J］.中国电机工程学报，［25］邹桂林.计及多重随机因素的区域间可用输电能力评估及优化第3期卢婷，等：沙戈荒新能源基地外送能力限制因素综述及系统性评估展望131［26］罗昊.面向数字孪生的电-气综合能源系统可用输电能力计算［27］张昭阳.计及风光不确定性的区域间可用输电能力概率评估［28］陈金富，孙鑫，段献忠，等.基于机会约束规划的含风电场电力［29］鲍颜红，张金龙，江叶峰，等.考虑新能源出力不确定性的可用输电能力在线评估方法［J］.电力自动化设备，2020，40（4［30］刘晓颖，郭春义，迟永宁.不同风光水配比下多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力研究［J］.中国电机工程学报， ［31］张艳，张旭，张静怡，等.考虑风电不确定性的沙戈荒新能源基 ［32］陈国平，李明节，许涛，等.关于新能源发展的技术瓶颈研究［33］李明，常永康，毛永涛，等.高渗透率新能源发电并网变流器跟网/构网型稳定控制技术综述与展望［J］.高电压技术，2024，50［34］万易，王建，南东亮，等.基于变流器并网的新能源外送系统功［35］于彦雪，胡鹏飞，陈玉树，等.极弱电网下并网逆变器功率传输能力分析及提升方法［J］.电力系统自动化，2022，46（14［36］谢小荣，贺静波，毛航银，等.“双高”电力系统稳定性的新问题［37］张恒旭，马睿聪，曹永吉，等.新型电力系统同步稳定研究综述［38］许诘翊，刘威，刘树，等.电力系统变流器构网控制技术的现状 ［39］彭程，阳岳希，高冲，等.跟网型和构网型变流器动态电压支撑［40］王祺，张泽轲，郭杰帅，等.新型电力系统主动构网机理与技术［41］周于清，姚伟，宗启航，等.基于运行短路比的新能源场站中跟［42］王冠淇，裴玮，熊佳旺，等.跟网型和构网型变流器混合系统稳第47卷第47卷［43］罗澍忻，韩应生，余浩，等.构网型控制在提升高比例新能源并［44］刘振亚，张启平，董存，等.通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究［J］.中国电机工程［45］曾嵘，屈鲁，余占清，等.支撑新能源送出的新型直流换流技术［46］辛保安，郭铭群，王绍武，等.适应大规模新能源友好送出的直［47］冯俊杰，辛清明，赵晓斌，等.大规模新能源超远距离送出的柔性直流系统集成设计方案［J］.南方电网技术，2024，18（3［48］李晖，盖振宇，蔡东阳，等.计及直流系统影响的交直流受端电［49］胡艳梅，吴俊勇，李芳，