西北電網(wǎng)風(fēng)電與光伏緊急功率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

柯賢波，郄朝輝，霍超，張振宇，牛拴保，張鋒

(1.國家電網(wǎng)有限公司西北分部,陜西 西安 710048；2.南瑞集團(tuán)(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)有限公司，江蘇 南京 211106；3.國網(wǎng)新疆電力有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

2018年底國家發(fā)展改革委、國家能源局出臺《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃(2018—2020年)》并明確要求，到2020年，基本解決清潔能源消納問題。2019年5月15日國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》，其中指出，水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電的送出和消納問題開始顯現(xiàn)，迫切需要建立促進(jìn)可再生能源電力發(fā)展和消納的長期機(jī)制。目前我國風(fēng)電主要集中在西北、東北、華北地區(qū)，西北部分省份風(fēng)電出力超過50%。甘肅、新疆、青海集中式光伏裝機(jī)容量較大，青海光伏/光熱裝機(jī)容量占比達(dá)34.7%[1—3]。

文獻(xiàn)[4]提出新能源設(shè)備頻率、電壓耐受能力不足易引發(fā)連鎖故障的結(jié)論，并指出新能源消納的主要影響因素。文獻(xiàn)[5]通過靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)、火電機(jī)組改造、電網(wǎng)互聯(lián)互通以及需求側(cè)響應(yīng)等多方面,系統(tǒng)性地提出了解決我國新能源消納問題的措施。文獻(xiàn)[6]定量分析了新能源裝機(jī)、受電量、負(fù)荷增長速度等對新能源消納的影響程度,給出了受端電網(wǎng)的新能源消納對策。文獻(xiàn)[7]將具有調(diào)節(jié)特性的高載能負(fù)荷作為消納風(fēng)電的重要手段，提高風(fēng)電消納能力。文獻(xiàn)[8]提出光伏參與緊急控制系統(tǒng)的快速功率控制技術(shù)，但由于風(fēng)電需要考慮載荷穩(wěn)定，響應(yīng)速度較光伏慢，故未涉及風(fēng)電緊急控制。

根據(jù)電網(wǎng)緊急控制要求，提出了新能源緊急功率控制系統(tǒng)技術(shù)需求、架構(gòu)、適用場景和控制策略?；?020年西北目標(biāo)網(wǎng)架數(shù)據(jù)，仿真驗(yàn)證了新能源緊急功率控制系統(tǒng)架構(gòu)的有效性和對新能源消納能力的提高作用。

1 新能源控制現(xiàn)狀及緊急功率控制技術(shù)需求

送端電網(wǎng)新能源消納能力受電網(wǎng)故障后新能源并網(wǎng)功率和直流新能源外送功率限制。以西北電網(wǎng)為例，正逐漸形成以甘肅、新疆、寧夏等為代表的新能源基地集群通過特高壓直流群外送格局[9]，在支撐國家資源優(yōu)化配置的同時(shí)，電網(wǎng)一體化特征不斷加強(qiáng)[10]。一方面，直流近區(qū)新能源并網(wǎng)功率和直流外送能力耦合，呈現(xiàn)“蹺蹺板”關(guān)系。例如受直流連續(xù)換相失敗故障后近區(qū)新能源暫態(tài)壓升不超過0.3 p.u.制約，青豫直流輸電能力與光伏并網(wǎng)出力將呈“蹺蹺板”耦合關(guān)系。青海小開機(jī)方式下，近區(qū)塔拉和青南新能源出力260萬kW，青豫直流輸送能力400萬kW。隨著近區(qū)新能源并網(wǎng)功率的提高，青豫直流輸送能力下降。一方面，多直流輸送功率受緊急控制資源不足約束，直流功率無法進(jìn)一步提升。例如，吉泉直流和天中直流存在公共切機(jī)區(qū)域，若一條直流發(fā)生閉鎖故障，安控切機(jī)后將引起疆內(nèi)可切機(jī)組量大幅減少，另一條直流存在因切機(jī)量不足而降功率運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，電網(wǎng)耦合程度加強(qiáng)，需要進(jìn)行精細(xì)化控制。以青豫直流閉鎖故障為例，穩(wěn)控系統(tǒng)需要全網(wǎng)協(xié)調(diào)控制資源，解決頻率問題的同時(shí)須抑制穩(wěn)態(tài)電壓問題,而傳統(tǒng)控制措施優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)。青豫直流閉鎖故障后大量新能源饋線切除，新能源場站內(nèi)無功控制資源(即新能源逆變器、靜止無功發(fā)生器等)[11—12]也同時(shí)被切除，不利于穩(wěn)態(tài)過電壓控制，可通過新能源有功和無功功率調(diào)節(jié)抑制穩(wěn)態(tài)過電壓。同時(shí)新能源剛性切除方式對新能源集中地區(qū)的潮流、電壓影響較大，極易造成正常運(yùn)行的新能源大規(guī)模脫網(wǎng)，導(dǎo)致次生危害，不利于風(fēng)電消納[13]。

1.1 新能源功率控制現(xiàn)狀

根據(jù)G/GDW 1392—2015《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》[14]、Q/GDW 1617—2015 《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》[15]，風(fēng)電場和光伏具備電網(wǎng)有功功率連續(xù)平滑控制能力,并能夠參與系統(tǒng)有功功率控制，具備在低電壓穿越過程的動(dòng)態(tài)無功支撐能力。

如表1所示，目前新能源電站功率控制主要是通過調(diào)度端自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)主站和場站端AGC子站的分層分級協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)，指令通過多個(gè)通信管理單元下發(fā)至目標(biāo)逆變器。整個(gè)過程通信節(jié)點(diǎn)多、通信規(guī)約差異造成多次規(guī)約轉(zhuǎn)換，總耗時(shí)在十秒至數(shù)十秒，光伏電站通信架構(gòu)、通信時(shí)延等與風(fēng)電場類似。同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)主要以發(fā)電為主，功率響應(yīng)較慢，響應(yīng)速度在數(shù)秒至數(shù)十秒。因此，目前新能源功率控制的通信方式層級較多，響應(yīng)速度主要應(yīng)用于穩(wěn)態(tài)響應(yīng)控制，難以滿足電網(wǎng)緊急功率控制技術(shù)需求,需要重新構(gòu)建快速通信網(wǎng)絡(luò)。

表1 新能源功率控制現(xiàn)狀Table 1 Power control status of new energy

1.2 緊急功率控制技術(shù)需求

新能源并網(wǎng)功率具有波動(dòng)性和隨機(jī)性，其功率實(shí)時(shí)可控量隨時(shí)間變化。因此，新能源設(shè)備的可控量應(yīng)實(shí)時(shí)上送至緊急控制系統(tǒng)，防止電網(wǎng)故障后緊急控制措施不足。

光伏設(shè)備工作在最佳運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，有功功率可增加量為零，有功功率可降低量可根據(jù)光伏設(shè)備的運(yùn)行約束而定。風(fēng)電機(jī)組有功功率可增加量根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行方式而定，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在壓出力狀態(tài)時(shí)，具備一定的有功功率增加能力。風(fēng)電機(jī)組的最低運(yùn)行功率一般取設(shè)備的切入風(fēng)速或風(fēng)機(jī)0.8倍額定旋轉(zhuǎn)速度所對應(yīng)的風(fēng)機(jī)并網(wǎng)功率，功率可降低量為當(dāng)前并網(wǎng)功率和最低運(yùn)行功率的差值。新能源設(shè)備的無功功率可控量與當(dāng)前并網(wǎng)無功功率和設(shè)備電流承受能力相關(guān)。因此，新能源可控量一般由新能源設(shè)備本體計(jì)算，結(jié)果更加準(zhǔn)確。

新能源設(shè)備實(shí)時(shí)計(jì)算可控量，但緊急控制系統(tǒng)接收到可控量并下發(fā)控制命令直至控制命令完成仍需要延時(shí)TA，電網(wǎng)緊急功率實(shí)際控制量可能小于控制措施量，造成欠控。時(shí)間延時(shí)TA包括Tr，Td和Tz。其中Tr為可控制功率計(jì)算時(shí)間，一般滿足Tr為80～100 ms。Td為通信周期，一般滿足Td為1.6 ms[16—17]。Tz為控制措施完成時(shí)間，電網(wǎng)緊急控制系統(tǒng)一般滿足Tz為200～300 ms。按照最嚴(yán)重的情況考慮，TA=Tr+Td+Tz≤402 ms,新能源可控功率可能在402 ms內(nèi)發(fā)生變化。例如，風(fēng)速突然變化、烏云對光伏的影響。

在實(shí)際電網(wǎng)中，402 ms內(nèi)新能源可控量變化較小，一般不會(huì)對實(shí)際總控量造成較大影響，可不予考慮。為增加新能源緊急功率控制措施量的精確性，也可根據(jù)新能源裝機(jī)容量配置一定規(guī)模的儲能，從而消除402 ms內(nèi)新能源可控量的變化。由于時(shí)間較短，實(shí)際配置的儲能容量不會(huì)很大。

2 新能源緊急功率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 新能源緊急功率控制特點(diǎn)及適用場景

新能源功率控制在有功和無功功率控制、適用性等方面主要有以下特點(diǎn)：

(1) 在目前國家新能源消納的總體要求下，新能源機(jī)組一般不運(yùn)行在壓出力狀態(tài)，因此新能源功率控制增加有功功率是有條件適用的。

(2) 新能源并網(wǎng)功率與當(dāng)前自然情況相關(guān)，例如光照、風(fēng)速等，因此實(shí)時(shí)有功出力具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，具有控制措施量不足或過量的風(fēng)險(xiǎn)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測可控量。

(3) 新能源逆變器可實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制，但是最大有功功率和無功功率存在耦合性。新能源設(shè)備并網(wǎng)點(diǎn)實(shí)時(shí)電壓，新能源有功功率和無功功率受限于新能源機(jī)組并網(wǎng)電流約束。因此，新能源控制有功和無功功率的措施須進(jìn)行協(xié)調(diào)，在解決頻率和電壓多類穩(wěn)定問題同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，具有一定優(yōu)勢。

(4) 能源設(shè)備緊急功率控制需要考慮高、低電壓穿越的影響，尤其是在低穿期間需要保證設(shè)備安全，無功和有功控制能力可能不足。例如直流換相失敗故障時(shí)，受端電網(wǎng)主要為電壓恢復(fù)問題，需要新能源功率控制增加無功出力。而新能源設(shè)備在較嚴(yán)重的低電壓穿越時(shí)不具備無功控制能力，控制措施量與實(shí)際響應(yīng)量可能差距較大，不宜采用緊急控制。

如表2所示，根據(jù)新能源功率控制有功和無功出力的特點(diǎn)，與電網(wǎng)嚴(yán)重故障下的電壓、頻率響應(yīng)特性，在電網(wǎng)發(fā)生較嚴(yán)重故障時(shí)(例如跨區(qū)直流故障)，新能源緊急功率控制適用于送端電網(wǎng)直流故障后的頻率控制和后續(xù)暫態(tài)過電壓控制。在受端電網(wǎng)直流故障后，頻率控制可有條件適用。在風(fēng)火打捆的功角穩(wěn)定問題上，新能源緊急功率控制不降低系統(tǒng)慣量，能夠替換傳統(tǒng)切機(jī)控制。

表2 新能源緊急功率控制技術(shù)適用場景Table 2 Renewable energy emergency power control technology application scenario

2.2 新能源緊急控制系統(tǒng)架構(gòu)

新能源功率快速控制能力納入電網(wǎng)緊急控制，須協(xié)調(diào)不同地域的緊急控制資源，結(jié)合傳統(tǒng)的緊急控制系統(tǒng)，布置協(xié)控總站實(shí)現(xiàn)控制策略的制定。如圖1所示，緊急控制系統(tǒng)自上而下分別為協(xié)控總站、協(xié)控主站、協(xié)控子站、執(zhí)行站。各執(zhí)行站實(shí)時(shí)采集并計(jì)算各執(zhí)行終端設(shè)備的可控量或可切量，并將可控量信息逐級上送。協(xié)控主站、協(xié)控子站接收下級上送的可控量后實(shí)時(shí)計(jì)算，最終上傳至協(xié)控總站。協(xié)控總站接收各子站上送的實(shí)時(shí)控制量和電網(wǎng)故障信息(例如直流故障)，根據(jù)離線策略表制定電網(wǎng)控制措施?？刂拼胧┟钔ㄟ^協(xié)控主站、協(xié)控子站、執(zhí)行站分發(fā)、下發(fā)到各執(zhí)行終端，控制命令(控制調(diào)節(jié)量或切除命令)由各執(zhí)行終端執(zhí)行，完成整個(gè)控制過程，整個(gè)控制過程須在300 ms內(nèi)完成。

圖1 新能源參與電網(wǎng)緊急功率控制系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Renewable energy participation in grid emergency power control system architecture

新能源執(zhí)行站接收新能源可控量并下發(fā)緊急功率控制命令。目前新能源逆變器一般不具備電力系統(tǒng)的高速通信接口能力，且不同廠家設(shè)備通信接口和通信規(guī)約不一。因此為降低系統(tǒng)建設(shè)和改造成本，新能源執(zhí)行站通信需要具備以下能力：一是需要具備多種規(guī)約的通信能力，例如CAN總線、RJ485接口等，實(shí)現(xiàn)與新能源逆變器的數(shù)據(jù)交互和高速控制；二是單個(gè)新能源設(shè)備功率較小，新能源執(zhí)行站需要具備同多個(gè)設(shè)備通信的能力。

2.3 新能源設(shè)備快速控制

根據(jù)電網(wǎng)控制資源的功率時(shí)間響應(yīng)特性，不同緊急控制措施大致分為兩類：一類為瞬時(shí)投入型控制措施，控制措施量沒有逐步響應(yīng)的過程。例如傳統(tǒng)的切機(jī)、切負(fù)荷和切泵等措施，設(shè)備被切除后，控制措施量瞬時(shí)響應(yīng)。另一類為逐步投入型控制措施，控制措施量隨時(shí)間逐步到達(dá)到目標(biāo)量，例如直流功率緊急支援等。風(fēng)電、光伏緊急功率響應(yīng)過程需要電力電子設(shè)備控制功率逐步接近控制措施量，為逐步投入型控制措施[18]。在電網(wǎng)緊急控制系統(tǒng)中，逐步投入型控制措施將最終達(dá)到目標(biāo)量的時(shí)間作為響應(yīng)時(shí)間。電網(wǎng)仿真時(shí)，逐步投入型控制措施可將響應(yīng)時(shí)間作為系統(tǒng)時(shí)延的一部分，響應(yīng)過程按瞬時(shí)投入型處理，該處理方式具有保守性。例如將電力電子控制措施量達(dá)到目標(biāo)量的時(shí)間作為系統(tǒng)時(shí)延的一部分，然后控制措施量瞬時(shí)響應(yīng)。

目前新能源功率控制需要經(jīng)多級網(wǎng)絡(luò)、多次轉(zhuǎn)發(fā)，不能滿足電網(wǎng)故障后的緊急控制要求，因此必須采用更高速、更可靠的通信模式。主要方法為統(tǒng)一通信規(guī)約，降低規(guī)約轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的時(shí)延和誤碼率，盡量采用直控方式替換多級轉(zhuǎn)發(fā)方式以縮短時(shí)延，提高可靠性。目前穩(wěn)控系統(tǒng)廣泛采用的2 M光纖連接方式已被證明可靠有效，帶寬也能滿足數(shù)據(jù)上傳與控制命令下發(fā)的要求。

結(jié)合現(xiàn)有安控系統(tǒng)動(dòng)作情況的時(shí)間響應(yīng)要求，電網(wǎng)緊急控制策略的執(zhí)行、響應(yīng)過程在200～300 ms之間[19—22]。例如江蘇精準(zhǔn)切負(fù)荷系統(tǒng)為300 ms，山東精準(zhǔn)切負(fù)荷系統(tǒng)為200 ms。新能源緊急功率控制按照300 ms響應(yīng)時(shí)間要求，結(jié)合電力電子裝置有功和無功響應(yīng)時(shí)間、風(fēng)電設(shè)備機(jī)械應(yīng)力承受能力以及電網(wǎng)緊急控制安全性和可靠性要求，系統(tǒng)端設(shè)備、場站端設(shè)備和逆變器最大時(shí)延按照圖2方式進(jìn)行分配。

圖2 新能源緊急功率控制時(shí)間需求Fig.2 Time requirement of renewable energy emergency power control

系統(tǒng)端控制系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)間不超過50 ms，主要為故障識別和控制策略制定，場站端快速控制系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)間不超過150 ms，主要用于不同場站控制措施量的傳輸、接收和防誤確認(rèn)。電網(wǎng)緊急控制系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，能夠滿足上述要求。新能源逆變器動(dòng)作為電力電子設(shè)備響應(yīng)過程，要求動(dòng)作時(shí)間不超過100 ms，主要為新能源功率響應(yīng)過程，響應(yīng)時(shí)間與傳統(tǒng)切機(jī)、切負(fù)荷時(shí)斷路器響應(yīng)時(shí)間一致，也能滿足要求。新能源緊急功率控制系統(tǒng)動(dòng)作整體時(shí)間不超過300 ms。

風(fēng)電機(jī)組在脈沖寬度調(diào)制變流器控制下，有功輸出的快速控制本身容易實(shí)現(xiàn)。然而，有功輸出突降后，因槳距角調(diào)節(jié)速度慢，機(jī)械輸入不能及時(shí)下降，累積大量不平衡功率，易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過轉(zhuǎn)速(損害機(jī)械部分)或直流母線過電壓(損害變流器)，威脅風(fēng)機(jī)自身的安全運(yùn)行，需要引入儲能或卸荷裝置等方案。光伏使用的逆變器由電力電子器件和微處理器控制回路構(gòu)成，有功、無功控制靈活、反應(yīng)速度快。

2.4 新能源緊急控制系統(tǒng)策略

電網(wǎng)緊急控制以控制代價(jià)(如切除發(fā)電機(jī)臺數(shù)或容量、切負(fù)荷量)最小為總體目標(biāo)，避免系統(tǒng)控制措施不足或過量，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[23—27]。將風(fēng)電、光伏納入緊急控制，不改變電網(wǎng)緊急控制目標(biāo)。目前工程上策略制定主要依據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行邊界，仿真分析電網(wǎng)穩(wěn)定特性，根據(jù)預(yù)想事故制定控制策略，使用多種運(yùn)行方式進(jìn)行校核。

控制策略制定時(shí)，若主要解決電網(wǎng)頻率問題，由于新能源功率控制不降低系統(tǒng)慣量，有利于維持系統(tǒng)頻率問題，應(yīng)優(yōu)先采用新能源功率控制措施，其次采用傳統(tǒng)控制措施。例如送端直流閉鎖后利用新能源調(diào)節(jié)控制替換傳統(tǒng)切機(jī)控制可有效降低控制量。如果電網(wǎng)故障后存在穩(wěn)態(tài)電壓問題，應(yīng)盡可能多保留無功控制資源，新能源場站內(nèi)無功控制資源及新能源逆變器無功控制能力可有效降低電壓偏差，有利于電壓穩(wěn)定。如果電網(wǎng)故障后存在暫態(tài)過電壓問題，新能源功率控制可根據(jù)控制措施調(diào)節(jié)并網(wǎng)無功功率，例如后續(xù)換向失敗后的暫態(tài)電壓問題可有效解決。控制措施和故障點(diǎn)間具有薄弱斷面時(shí)，可能造成薄弱斷面功率波動(dòng)，此控制措施盡量不使用，或者在薄弱斷面2次協(xié)調(diào)控制措施。例如寧夏直流群故障導(dǎo)致新疆西北聯(lián)網(wǎng)通道功率擺動(dòng)，應(yīng)盡可能采用故障點(diǎn)就地功率控制降低功率擺動(dòng)，防止控制措施提高送受端功率分配差額造成斷面功率大幅波動(dòng)。場群內(nèi)控制資源分配時(shí)應(yīng)考慮不引發(fā)新的穩(wěn)定問題，例如考慮線路/斷面過載、場群內(nèi)小擾動(dòng)穩(wěn)定性、新能源場站內(nèi)不同機(jī)組以及場站間的功率能力差異等。

3 實(shí)際電網(wǎng)算例分析

西北電網(wǎng)為典型的“啞鈴型”結(jié)構(gòu)，新能源基地集群通過特高壓直流群外送，截止2019年10月，跨區(qū)外送電量完成1 467.3 億kW·h，西北五省(區(qū))新能源總發(fā)電量1 296.71億kW·h。將新能源緊急功率控制納入電網(wǎng)緊急控制，通過緊急無功控制抑制后續(xù)換向失敗壓升，可有效降低新能源脫網(wǎng)，提高并網(wǎng)功率，通過緊急有功控制提高控制措施量，可有效提高直流輸送能力。文中通過2個(gè)算例分別進(jìn)行驗(yàn)證。

算例1：西北電網(wǎng)冬季小負(fù)荷方式下，祁韶直流650萬kW，近區(qū)風(fēng)電開機(jī)625萬kW。祁韶直流發(fā)生2次換相失敗，故障時(shí)間分別為1.0 s和1.2 s，暫態(tài)壓升最高時(shí)刻出現(xiàn)在1.1 s和1.3 s，壓升分別為0.26 p.u.和0.30 p.u.。如圖3所示，當(dāng)采取直流近區(qū)風(fēng)電無功出力緊急控制在故障后300 ms降低1 000 Mvar無功功率措施后，暫態(tài)壓升分別為0.26 p.u.和0.20 p.u.。由于電網(wǎng)緊急控制時(shí)延(故障后約300 ms)，新能源緊急無功控制對換相失敗第1次暫態(tài)壓升峰值(故障后約200 ms)不產(chǎn)生影響，降低第2次暫態(tài)壓升峰值0.1 p.u.。新能源脫網(wǎng)電網(wǎng)不變的情況下，降低暫態(tài)壓升峰值可有效降低新能源脫網(wǎng)概率，維持并網(wǎng)功率。

圖3 祁韶直流2次換相失敗換流站母線電壓Fig.3 Bus voltage of Qishao DC converter station for two commutation failures

算例2：西北電網(wǎng)冬季小負(fù)荷方式下，吉泉直流800萬kW、天中直流540萬kW，新疆外送300萬kW，海西光伏外送250萬kW。吉泉直流、天中直流于1.0 s發(fā)生雙級閉鎖，1.3 s切除直流全部濾波器，穩(wěn)控系統(tǒng)按照預(yù)先控制措施動(dòng)作切除機(jī)組。

如表3所示，如果電網(wǎng)方式較為惡劣，吉泉直流與天中直流發(fā)生多重故障后控制資源重合，可切資源不足，多重故障后控制資源制約直流群的輸送能力，限制電網(wǎng)新能源接入。如可切機(jī)組為1 060萬kW，發(fā)生吉泉直流、天中直流雙直流閉鎖，吉泉直流送出800萬kW，天中直流最多輸送430萬kW，系統(tǒng)穩(wěn)定。如可切機(jī)組為1 060萬kW，同時(shí)緊急控制甘肅敦煌、酒泉風(fēng)電下降120萬kW，則吉泉直流送出800萬kW，天中直流輸送550萬kW，系統(tǒng)穩(wěn)定。目前可控資源不足是制約直流群輸送能力的關(guān)鍵因素之一，將新能源緊急功率控制120萬kW納入電網(wǎng)緊急控制資源，直流輸送功率可提升120萬kW。

表3 新能源緊急功率控制增加的直流輸送功率Table 3 DC transmission power increased by renewable energy emergency power control 萬kW

4 結(jié)語

目前我國新能源消納仍有進(jìn)一步提升空間，須在新能源電力發(fā)展和消納長期機(jī)制的基礎(chǔ)上，采取更多技術(shù)手段提高消納能力。文中梳理了新能源設(shè)備控制、通信現(xiàn)狀，研究將新能源功率快速控制能力納入緊急控制的技術(shù)需求，提出了能夠?qū)崿F(xiàn)可控功率實(shí)時(shí)感知和快速功率控制的系統(tǒng)架構(gòu)，分析了新能源隨機(jī)性和波動(dòng)性對緊急控制措施量的影響，并提出了應(yīng)對方法。研究了新能源緊急功率控制的特點(diǎn)和適用場景，給出了新能源功率控制參與電網(wǎng)緊急控制的策略。根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際仿真數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所提控制架構(gòu)和控制方法在提高新能源消納能力方面的有效性。

在西北電網(wǎng)中，提高新能源并網(wǎng)功率和直流的外送能力可有效提高新能源消納能力。將新能源緊急功率控制用于電網(wǎng)緊急控制，一方面可將新能源在電網(wǎng)故障情況下的被動(dòng)響應(yīng)(脫網(wǎng))轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的有功和無功功率支撐，充分發(fā)揮新能源設(shè)備有功和無功控制能力，降低脫網(wǎng)量，有效提高消納能力。另一方面可以在一定程度上緩解不同直流控制資源重疊的問題，降低多直流群輸送能力的耦合，提高新能源消納。同時(shí)，將新能源功率控制納入電網(wǎng)緊急控制體系，從整體上提高了過渡期特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定和電網(wǎng)控制管理精益化水平，在解決電網(wǎng)故障后同時(shí)具有頻率和電壓問題方面，具有一定優(yōu)勢。