电网调度自动化(第一章基本特征1)103

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电网调度自动化第一章现代电力系统的基本特征

此外，我国积极推进绿色环保发电工程的建设我国第一个海上风力发电场将建在东海大桥附近海域，预计装机容量10万千瓦，建成投产后可满足约20万户普通家庭一年的用电量。上海、江苏、山东、辽宁、内蒙古、吉林也将建设总装机容量达120万千瓦的风力发电场，相当于一个大型热电厂。这些风电替代煤电后，每天可少烧2000吨优质煤。西北地区计划在2020年建成1000万千瓦风力发电场，现正在逐渐投入实施。

第一章现代电力系统的基本特征2007年，全国风电装机达到605万千瓦，跃居世界第５位，进入“追风时代”。2009年风电装机容量达到1200万千瓦；2010年，风电新增容量1893万千瓦，已超过美国成为全球风电装机规模第一大国，风电并网装机容量3107万千瓦；第一章现代电力系统的基本特征以甘肃酒泉千万千瓦风电基地的建设和750千伏送出工程投运为标志我国风电发展已步入大基地、集中高压接入、远距离输送的新阶段；根据我国可再生能源发展规划，计划在内蒙古、甘肃、新疆、河北、江苏和山东等风能资源丰富地区建成8个千万千瓦级风电基地。“建设大基地，融入大电网”已经成为我国风电开发的主要模式。除此之外，2010年新投产秸秆发电22.6万千瓦，垃圾发电12.5万千瓦，余温余压等循环利用发电10.9万千瓦。第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征

2007年中德合作在海拔3500米的甘肃甘南建成首座太阳能光伏电站投入运行，该电站最终容量可满足25个村落供电。

2008年12月世界上最大的太阳能光伏电站葡萄牙南部地区投入运行，其总装机容量达46兆瓦，其发电能力能满足3万多户葡萄牙家庭的日常用电需求，相当于每年可以减少8.94万吨二氧化碳排放。

第一章现代电力系统的基本特征2011年12月28日我国最大光伏电站宁夏红寺堡太阳能电站50MW全面投产并网发电

第一章现代电力系统的基本特征

太阳能光伏电站第一章现代电力系统的基本特征对于我国大规模电网，各层级电压与国际规定相一致。

国际IEEE标准规定：高电压等级（HV）110kV138kV220kV超高压电压等级（EHV）330kV345kV500kV750kV特高压电压等级（UHV)±800KV直流和1000kV交流第一章现代电力系统的基本特征三、现代电网的优势和问题

（一）现代电网的优势

1、现代电网的各个区域电网间具有较强的联系。

第一章现代电力系统的基本特征

2、现代电网可以安装大容量、高效能的机组（火、水、核电机组）。

三峡水电厂单机容量700MW，共26台，总装机容量最后可达18.2GW。上海浦东外高桥电厂总装机容量5400MW，占上海火电装机容量的45%以上。第一章现代电力系统的基本特征3、现代电网可以节省全网的装机容量。第一章现代电力系统的基本特征4、现代电网可以实现自动发电控制（AGC）AutomaticGenerationControl。5、现代电网可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用（一般要有20％的备用容量），增强抵御事故能力，提高电网安全水平，提高供电可靠性。第一章现代电力系统的基本特征

6、现代电网能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能的质量。第一章现代电力系统的基本特征

7、现代电网可以更大范围内进行水火电厂联合经济调度。

8、现代电网可以接纳大规模风、光电等新能源。

2009年全国新增风机并网容量为897万千瓦，累计并网容量则达到1613万千瓦。2010年风电并网总容量3107万千瓦，同比增长92.6%。

9、现代电网实现了在线监测和远方控制。第一章现代电力系统的基本特征10、现代电网可以采用非线性的控制技术

静止无功补偿器。可控串补——非线性——暂稳固定串补――线性控制——静稳可控电抗统一潮流控制器故障电流限制器第一章现代电力系统的基本特征（二）问题

1、动稳定问题是制约电网稳定运行的最主要问题。

全国互联电网的形成，使系统运行增加了负阻尼或弱阻尼模式。第一章现代电力系统的基本特征

据统计，国家电网公司系统500千伏线路中四分之一的线路受到各种稳定形态限制，成为输送“瓶颈”，一定程度上造成了“送不出、落不下、交换能力不强”。第一章现代电力系统的基本特征

2004年，东北、华中和川渝联网后，出现了东北和川渝机组强相关的频率在0.17HZ左右的主要振荡模式。在山东电网接入系统后，又增加了新的负阻尼振荡模式（0～3Hz定义为低频振荡，0.17HZ也有专家称之为超低频振荡），进一步恶化了电网的动态特性。第一章现代电力系统的基本特征

为了维持互联系统的稳定运行，并充分发挥大区域联络线及区域内部重要输电断面的输送容量，在东北、华北、华中、川渝电网内部109台机组装设了PSS装置，山东电网接入主网后，在山东电网内部67台机组装设了PSS装置。主要用于抑制由于区域电网接入新产生的低频振荡。第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征

仿真计算分析表明，在增设PSS装置后，系统动态特性得到明显改善。电网中多台机组加装PSS后，最主要的问题是多台机组PSS的参数协调问题。第一章现代电力系统的基本特征当加强联络线的同时增加该送电断面的输送潮流时，系统的阻尼将随联络线输送潮流的增加而逐渐降低。第一章现代电力系统的基本特征弱阻尼低频振荡目前已经成为限制大型互联电网输电能力的主要问题之一。国外目前在研究利用PMU/WAMS信息的电力系统广域阻尼控制器，但还没有实际的工程应用。低频振荡发生时的在线分析和控制决策系统也是研究的重要方向，也还未达到实用化的水平。第一章现代电力系统的基本特征2、不同的联网形式对电网整体稳定水平有很大影响。

当区域间联络线检修停运时，互联电网形式就会发生变化，对其它联络线稳定水平影响很大，从而在很大程度上影响电网整体稳定水平。第一章现代电力系统的基本特征

3、系统的动稳定水平和各枢纽变电站的电压水平密切相关。只有同时控制断面潮流和重要变电站母线的电压，才能够保障系统的安全运行。因此，对互联电网，不仅需要AGC（自动发电控制）还需要AVC（自动电压控制）的控制。第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征4、大型可再生能源接入电网，对电网的运行调度带来很大的影响。风电场输出功率具有波动性和不确定性，尤其是很多地区风电具有反调峰特性，光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化。因此，需要适应新能源特性的电网联络线功率控制技术、无功电压控制技术。第一章现代电力系统的基本特征5、大电网的安全已成为国内外关注的重要问题随着互联电网规模的不断扩大，我国电网已成为世界上最大人造复杂电网。其复杂性体现在自身的结构、机组大容量、网络超（特）高压、输电长距离及交直流混合、大区电网互联、灵活交流输电系统FACTS装置的应用及新型负荷等方面。增加了发生连锁故障的危险性。第一章现代电力系统的基本特征（三）应进行的主要工作进行“智能电网”建设和发展。

什么是智能电网？智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全。电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网。第一章现代电力系统的基本特征智能电网目前尚未有统一的定义作为倡导智能电网建设的美国电力科学研究院（EPRI）对智能电网的定义是用自愈、安全、集成、协同、预测、优化、交互来描述。自愈电网是美国电网建设的重点。欧盟委员会对智能电网的定义内容是,支持分布式和可再生能源的接入、更可靠安全电力供应、面向服务的架构、灵活的电网应用、高级自动化和分布式智能、负荷和电源的本地交互、以客户为中心。分布式电网则是欧盟电网建设的重点

中国提出了建设具有中国特色的智能电网，其内涵为：坚强可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放。第一章现代电力系统的基本特征尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，而且它的特征可归结为：自愈、优化、互动、兼容、集成、环保。智能电网的优美表现是靠一次电网的坚强和二次系统的聪慧共同实现的。第一章现代电力系统的基本特征1、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术

研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理；分析电网结构、运行方式、励磁系统、调速器对互联电网低频振荡的影响，研究在线智能控制技术。2、基于轨迹研究电力系统的功角稳定相量测量单元（PMU）技术的应用为基于轨迹研究电力系统稳定性提供了技术支持。PMU为电力系统提供了同时在时间和空间的2维坐标下实时研究和观察动态行为的条件，如何充分利用PMU数据的动态特性,快速、有效地对电力系统稳定性进行实时预测和控制，提高大电网动态稳定水平，是电力系统面临的重要课题。第一章现代电力系统的基本特征3、研究大规模和分布式可再生能源接入控制技术

风电场输出功率具有间歇性和不确定性，大量风电接入电网对电网的运行调度带来较大的影响。尤其是很多地区风电具有反调峰特性；光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化。需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术、适应新能源特性的联络线功率控制技术、无功电压控制技术、发电预测模型和方法。4、极端外部灾害下的调度防御技术研究

研究外部灾害信息的接入、建模、可视化展现、分析、仿真、预警和协调防御方法。通过预测信息，可以提前感知外部灾害信息，针对有可能发生的电网故障提前做出预案，增强智能电网抗击外部灾害风险的能力。第一章现代电力系统的基本特征5、大电网预警与安全防御研究包括在线智能辅助决策及预防控制技术，处理输电网的多重故障及不同厂站同时故障、相继故障的电网紧急控制技术。6、大电网连锁故障预测及自愈技术包括电网运行可靠性在线风险评估理论，连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和校正控制策略。

第一章现代电力系统的基本特征7、开展非线性控制技术研究

可控串补、可控电抗、静止无功补偿器（SVC）、统一潮流控制器、故障电流限制器；在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备，提高这些关键点的电压支撑，改善电网的动态特性；在重要联络线加装统一潮流控制器，可调节输电网的潮流分配；为有效控制短路电流，加装故障电流限制器可实现即限制短路电流又不增加线损的目的。第一章现代电力系统的基本特征以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系统，必须对多关键点电压进行控制（AVC)。第一章现代电力系统的基本特征

在重要联络线实现柔性控制（FACTS）也是改善联络线的动态特性，抑制低频振荡，提高稳定运行水平的重要手段。第一章现代电力系统的基本特征8、研究和应用调度自动化技术，提高电网调度自动化水平“十二五”期间，国家电网将建成特高压电网和15条直流输电联网工程，届时，我国电网将成为世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进、运行特性最复杂的电网。电网规模扩大，电网运行工况和潮流多变，安全稳定特性更加复杂；电网交直流混联，大电源影响增强，新能源大规模接入的随机性和波动性，使电网调度运行控制难度加大，必须提高电网的在线控制能力。因此，需要研究电网调度自动化的暂态、动态控制技术，提高电网调度自动化水平。第一章现代电力系统的基本特征四、现代电力系统的结构尽管电网的大小和结构组成各不相同，但它们具有相同的基本特性

1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。发电机和输电设施采用三相装置；工业负荷总是三相；单相家用和商用负荷在各相之间等量分配，以便有效地形成平衡的三相系统。第一章现代电力系统的基本特征2、采用同步发电机发电。

原动机将一次能源（煤、水、核等）转换为机械能，然后由同步发电机发电。原动机将它转换为电能。3、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。

需经由运行于不同电压水平的子系统组成的输配电系统。第一章现代电力系统的基本特征实际上，通常将电网分成以下子系统：

1）输电系统

2）次输电系统

3）配电系统下图为现代电力系统的基本构成：

第一章现代电力系统的基本特征