2電網(wǎng)調(diào)度自動化(一基本特征1)

1、North China Electric Power University電氣與電子工程學(xué)院 電網(wǎng)調(diào)度自動化 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 根據(jù)目前的電網(wǎng)規(guī)劃，2020年前后國家電網(wǎng)將基本建成特高壓骨干網(wǎng)架，國家電網(wǎng)跨區(qū)輸送容量將占全國裝機(jī)總?cè)萘康?5以上。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征“十二五”規(guī)劃中的電網(wǎng) 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 此外，我國積極推進(jìn)綠色環(huán)保發(fā)電工程的建設(shè) 我國第一個海上風(fēng)力發(fā)電場建在東海大橋附近海域，裝機(jī)容量10萬千瓦，建成投產(chǎn)后可滿足約20萬戶普通家庭一年的用電量。 根據(jù)我國可再生能源發(fā)展規(guī)劃，計劃在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、河北和江蘇等風(fēng)能資源豐富地區(qū)建成8個千萬千

2、瓦級風(fēng)電基地?！敖ㄔO(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”已經(jīng)成為我國風(fēng)電開發(fā)的主要模式。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征2007年，全國風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到605萬千瓦，躍居世界第位 ，進(jìn)入“追風(fēng)時代”。2009年風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1200萬千瓦；2012年，并網(wǎng)風(fēng)電容量6083萬千瓦 ，已超過美國成為全球風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模第一大國。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征以甘肅酒泉千萬千瓦風(fēng)電基地的建設(shè)和750千伏送出工程投運為標(biāo)志我國風(fēng)電發(fā)展已步入大基地、集中高壓接入、遠(yuǎn)距離輸送的新階段；除此之外，2010年新投產(chǎn)秸稈發(fā)電22.6萬千瓦，垃圾發(fā)電12.5萬千瓦，余溫余壓等循環(huán)利用發(fā)電10.9萬千瓦。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征

3、第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 2007年中德合作在海拔3500米的甘肅甘南建成首座太陽能光伏電站投入運行，該電站最終容量可滿足25個村落供電。 2008年12月世界上最大的太陽能光伏電站葡萄牙南部地區(qū)投入運行，其總裝機(jī)容量達(dá)46兆瓦，其發(fā)電能力能滿足3萬多戶葡萄牙家庭的日常用電需求，相當(dāng)于每年可以減少8.94萬噸二氧化碳排放。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征2011年12月28日我國最大光伏電站寧夏紅寺堡太陽能電站50MW全面投產(chǎn)并網(wǎng)發(fā)電 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 太陽能光伏電站第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系

4、統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征對于大規(guī)模電網(wǎng)，各層級電壓與國際規(guī)定相一致。 國際IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：高電壓等級（HV）110kV 138kV 220kV超高壓電壓等級（EHV）330kV 345kV 500kV 750kV特高壓電壓等級 （UHV) 800KV 直流和1000kV交流第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征三、現(xiàn)代電網(wǎng)的優(yōu)勢和問題 （一）現(xiàn)代電網(wǎng)的優(yōu)勢 1、現(xiàn)代電網(wǎng)的各個區(qū)域電網(wǎng)間具有較強的聯(lián)系。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 2、現(xiàn)代電網(wǎng)可以安裝大容量、高效能的機(jī)組（火、水、核電機(jī)組）

5、。 三峽水電廠單機(jī)容量700MW，共26臺，總裝機(jī)容量最后可達(dá)18.2GW。 上海浦東外高橋電廠總裝機(jī)容量5400MW，占上?；痣娧b機(jī)容量的45%以上。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征3、現(xiàn)代電網(wǎng)可以節(jié)省全網(wǎng)的裝機(jī)容量。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 如南方電網(wǎng)：由云南、廣東、廣西和貴州等省組成。系統(tǒng)直距1000公里以上，時差約42.5分鐘，聯(lián)網(wǎng)運行后，,實行錯峰運行，節(jié)省了裝機(jī)容量，使更多的云南水電得以送出。 如西北電網(wǎng)：新疆與陜西相距盡2000公里，時差1小時左右，聯(lián)網(wǎng)后，,實行錯峰運行，提高了調(diào)峰容量的冗余度。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征4、現(xiàn)代電網(wǎng)可以實現(xiàn)自動發(fā)電控制（AGC）Aut

6、omatic Generation Control。5、現(xiàn)代電網(wǎng)可以在各地區(qū)之間互供電力、互通有無、互為備用（一般要有20的備用容量），增強抵御事故能力，提高電網(wǎng)安全水平，提高供電可靠性。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 6、現(xiàn)代電網(wǎng)能承受較大的沖擊負(fù)荷，有利于改善電能的質(zhì)量。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 7、現(xiàn)代電網(wǎng)可以更大范圍內(nèi)進(jìn)行水火電廠聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度 。 8、現(xiàn)代電網(wǎng)可以接納大規(guī)模風(fēng)、光電等新能源。 2012年并網(wǎng)風(fēng)電容量6083萬千瓦，新增1285萬千瓦，并網(wǎng)太陽能容量328萬千瓦，新增119萬千瓦。 9、現(xiàn)代電網(wǎng)實現(xiàn)了在線監(jiān)測和遠(yuǎn)方控制。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征10、現(xiàn)代電網(wǎng)

7、可以采用非線性的控制技術(shù) 靜止無功補償器。可控串補非線性暫穩(wěn)固定串補線性控制靜穩(wěn)可控電抗統(tǒng)一潮流控制器 故障電流限制器 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征（二）問題 1、動穩(wěn)定問題是制約電網(wǎng)穩(wěn)定運行的最主要問題。 全國互聯(lián)電網(wǎng)的形成，使系統(tǒng)運行增加了負(fù)阻尼或弱阻尼模式。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 據(jù)統(tǒng)計，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)500千伏線路中四分之一的線路受到各種穩(wěn)定形態(tài)限制，成為輸送“瓶頸”，一定程度上造成了“送不出、落不下、交換能力不強”。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 2004年，東北、華北、華中和川渝聯(lián)網(wǎng)后，出現(xiàn)了東北和川渝機(jī)組強相關(guān)的頻率在0.17HZ左右的主要振蕩模式。在山東電網(wǎng)接入系

8、統(tǒng)后，又增加了新的負(fù)阻尼振蕩模式（03Hz定義為低頻振蕩，0.17HZ也有專家稱之為超低頻振蕩），進(jìn)一步惡化了電網(wǎng)的動態(tài)特性。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 為了維持互聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并充分發(fā)揮大區(qū)域聯(lián)絡(luò)線及區(qū)域內(nèi)部重要輸電斷面的輸送容量，在東北、華北、華中、川渝電網(wǎng)內(nèi)部109臺機(jī)組裝設(shè)了PSS裝置，山東電網(wǎng)接入主網(wǎng)后，在山東電網(wǎng)內(nèi)部67臺機(jī)組裝設(shè)了PSS裝置。主要用于抑制由于區(qū)域電網(wǎng)接入新產(chǎn)生的低頻振蕩。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 仿真計算分析表明，在增設(shè)PSS裝置后，系統(tǒng)動態(tài)特性得到明顯

9、改善。 電網(wǎng)中多臺機(jī)組加裝PSS后，最主要的問題是多臺機(jī)組PSS的參數(shù)協(xié)調(diào)問題。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 當(dāng)加強聯(lián)絡(luò)線的同時增加該送電斷面的輸送潮流時，系統(tǒng)的阻尼將隨聯(lián)絡(luò)線輸送潮流的增加而逐漸降低。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征弱阻尼低頻振蕩目前已經(jīng)成為限制大型互聯(lián)電網(wǎng)輸電能力的主要問題之一。國外目前在研究利用PMU/WAMS信息的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制器，但還沒有實際的工程應(yīng)用。低頻振蕩發(fā)生時的在線分析和控制決策系統(tǒng)也是研究的重要方向，也還未達(dá)到實用化的水平。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征2、不同的聯(lián)網(wǎng)形式對電網(wǎng)整體穩(wěn)定水平有很大影響。 當(dāng)區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線檢修停運時，互聯(lián)電網(wǎng)形式就會發(fā)生

10、變化，對其它聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定水平影響很大，從而在很大程度上影響電網(wǎng)整體穩(wěn)定水平。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 3、系統(tǒng)的動穩(wěn)定水平和各樞紐變電站的電壓水平密切相關(guān)。只有同時控制斷面潮流和重要變電站母線的電壓，才能夠保障系統(tǒng)的安全運行。因此，對互聯(lián)電網(wǎng)，不僅需要AGC（自動發(fā)電控制）還需要AVC（自動電壓控制）的控制。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征4、大型新能源接入電網(wǎng)，對電網(wǎng)的運行調(diào)度帶來很大的影響 。風(fēng)電場輸出功率具有波動性和不確定性，尤其是很多地區(qū)風(fēng)電具有反調(diào)峰特性，光伏發(fā)電輸出功率隨日照情況也會有一定的變化 。因此， 需要適應(yīng)新能源特性的電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制技術(shù)

11、、無功電壓控制技術(shù)。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征如圖為酒泉風(fēng)電基地風(fēng)電場日平均出力曲線，由圖可以看出風(fēng)電出力波動范圍很大，最小值接近0，最大值接近滿出力。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征風(fēng)電具有很強的不確定性，會出現(xiàn)連續(xù)數(shù)日風(fēng)電大出力和連續(xù)數(shù)日風(fēng)電小出力的情況第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 風(fēng)電具有反調(diào)峰特性第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征光伏發(fā)電輸出功率隨日照情況發(fā)生變化第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征5、大電網(wǎng)的安全已成為國內(nèi)外關(guān)注的重要問題隨著互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國電網(wǎng)已成為世界上最大人造復(fù)雜電網(wǎng)。其復(fù)雜性體現(xiàn)在自身的結(jié)構(gòu)、機(jī)組大容量、網(wǎng)絡(luò)超（特）高壓、輸電長距離及交直流混合、大區(qū)電網(wǎng)

12、互聯(lián)、靈活交流輸電系統(tǒng)FACTS裝置的應(yīng)用及新型負(fù)荷等方面。增加了發(fā)生連鎖故障的危險性。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征繼2003年“8.14”大停電之后國際上又發(fā)生過多起大停電事故。2012年7月30日和31日，印度發(fā)生了世界范圍內(nèi)影響人口最多的大規(guī)模停電事故，兩次事故均起源于北部和西部電網(wǎng)400kV聯(lián)絡(luò)線跳閘，隨后發(fā)生連鎖故障導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰，大停電事故對北部、東部、東北部造成了嚴(yán)重的影響。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征6、新能源大規(guī)模接入后的復(fù)雜電網(wǎng)的建模成為當(dāng)前電力系統(tǒng)分析需要亟待解決的重要問題1）各種類型風(fēng)電機(jī)組的靜、動態(tài)建模2）大規(guī)模風(fēng)電集群靜、動態(tài)聚合建模3）儲能設(shè)備的建模第一章 現(xiàn)

13、代電力系統(tǒng)的基本特征7、大規(guī)模電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析和存儲問題1）各種發(fā)電、變電、用電等設(shè)備的統(tǒng)一建模2）各地區(qū)、省、區(qū)域電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的集中采集、處理、分析和存儲；3）數(shù)據(jù)的分層下送和上傳交互4）電網(wǎng)事故狀態(tài)下的分析和處理 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征（三）應(yīng)進(jìn)行的主要工作1、大電網(wǎng)低頻振蕩抑制及在線智能控制技術(shù) 研究大型互聯(lián)電網(wǎng)低頻振蕩的典型特征及其發(fā)生機(jī)理；分析電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行方式、勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器對互聯(lián)電網(wǎng)低頻振蕩的影響，研究在線智能控制技術(shù)。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征2、基于軌跡研究電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定 相量測量單元（PMU）技術(shù)的應(yīng)用為基于軌跡研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性提供了技術(shù)支持

14、。PMU為電力系統(tǒng)提供了同時在時間和空間的2維坐標(biāo)下實時研究和觀察動態(tài)行為的條件，如何充分利用PMU數(shù)據(jù)的動態(tài)特性,快速、有效地對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行實時預(yù)測和控制，提高大電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定水平，是電力系統(tǒng)面臨的重要課題。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征3、研究大規(guī)模接入和分布式新能源接入控制技術(shù) 風(fēng)電場輸出功率具有波動性和不確定性，大量風(fēng)電接入電網(wǎng)對電網(wǎng)的運行調(diào)度帶來較大的影響。尤其是很多地區(qū)風(fēng)電具有反調(diào)峰特性；光伏發(fā)電輸出功率隨日照情況也會有一定的變化。需要抓緊研究可再生能源數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控技術(shù)、適應(yīng)新能源特性的聯(lián)絡(luò)線功率控制技術(shù)、無功電壓控制技術(shù)、發(fā)電預(yù)測模型和方法。第

15、一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 2012年國家科技部所列重大科技項目其中一個方向就是：大規(guī)模集中接入間歇式能源并網(wǎng)技術(shù)。在該方向中列了4個課題：課題一：風(fēng)電場、光伏電站集群控制系統(tǒng)研究與開發(fā)課題二：間歇式能源發(fā)電多時空尺度調(diào)度系統(tǒng)研究與開發(fā)課題三：大型風(fēng)電場柔性直流輸電接入技術(shù)研究與開發(fā)課題三：間歇式電源并網(wǎng)規(guī)劃與隨機(jī)全過程分析技術(shù)研究與開發(fā)第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征國家電網(wǎng)公司對“新能源發(fā)電及源網(wǎng)協(xié)調(diào)研究領(lǐng)域”也列了重大專項，包括：大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)度運行支撐關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用新能源發(fā)電接納能力評估分析平臺研發(fā)與示范應(yīng)用分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)及調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范源-網(wǎng)-荷互動環(huán)

16、境下電網(wǎng)穩(wěn)定分析方法研究第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征4、極端外部災(zāi)害下的調(diào)度防御技術(shù)研究 研究外部災(zāi)害信息的接入、建模、可視化展現(xiàn)、分析、仿真、預(yù)警和協(xié)調(diào)防御方法。通過預(yù)測信息，可以提前感知外部災(zāi)害信息，針對有可能發(fā)生的電網(wǎng)故障提前做出預(yù)案，增強智能電網(wǎng)抗擊外部災(zāi)害風(fēng)險的能力。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征國家電網(wǎng)公司列重大專項：第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征5、大電網(wǎng)預(yù)警與安全防御研究包括： 大電網(wǎng)含新能源并網(wǎng)方式下的有功、無功電壓智能預(yù)警控制技術(shù) 基于WAMS的低頻振蕩預(yù)警和阻尼控制技術(shù) 在線智能輔助決策及預(yù)防控制技術(shù)， 輸電網(wǎng)的多重故障及不同廠站同時故障、相繼故障安全防御控制技術(shù)。 第

17、一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征6、大電網(wǎng)連鎖故障預(yù)測及自愈技術(shù)包括： 針對電網(wǎng)具有自組織臨界性的特點，研究大規(guī)模新能源發(fā)電集中接入的復(fù)雜電網(wǎng)自組織臨界性的涌現(xiàn)機(jī)制和其臨界點附近的動態(tài)演化； 利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論尋找發(fā)生災(zāi)變的臨界點運行區(qū)域和薄弱環(huán)節(jié)，研究不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模對薄弱環(huán)節(jié)或關(guān)鍵元件的影響。 連鎖故障風(fēng)險量化評價指標(biāo)和基于風(fēng)險的連鎖故障預(yù)防和校正控制策略。等等 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征7、開展非線性控制技術(shù)研究 可控串補、可控電抗、靜止無功補償器（SVC）、統(tǒng)一潮流控制器 、故障電流限制器、風(fēng)/光電匯集點、集群點等值模型； 在互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵點加裝必要的動態(tài)無功補償設(shè)備，提高這些關(guān)鍵點的電壓支撐，改善電網(wǎng)的動態(tài)特性；在重要聯(lián)絡(luò)線加裝統(tǒng)一潮流控制器 ，可調(diào)節(jié)輸電網(wǎng)的潮流分配；為有效控制短路電流，加裝故障電流限制器可實現(xiàn)即限制短路電流又不增加線損的目的。第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 以上公式為單機(jī)對無窮大系統(tǒng)公式，對現(xiàn)代電力系統(tǒng)，必須對多關(guān)鍵點電壓進(jìn)行控制（AVC)。 第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征 在重要聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)柔性控制（FACTS）也是改善