低短路比場(chǎng)景下新能源場(chǎng)站構(gòu)網(wǎng)跟網(wǎng)變流器容量配比估算-

浙大電氣工程學(xué)院低短路比場(chǎng)景下新能源場(chǎng)站構(gòu)網(wǎng)/跟變流器容量配比估算郵箱：X博士教授1.1新能源接入系統(tǒng)存在穩(wěn)定問題事件后果新疆哈密次同步振蕩切除風(fēng)電百余次，引發(fā)大型特高壓直流停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)2016年南澳洲大停電(新能源富集地區(qū)與主網(wǎng)失步)重大社會(huì)影響與經(jīng)濟(jì)損失青海新能源送出受限全年棄電超40億千瓦時(shí)(6000萬人1個(gè)月用電量)3等組織均對(duì)短路比和系統(tǒng)強(qiáng)度制定技術(shù)規(guī)范。年N年NASSESSMENTGUIDELINESmnaEGridintegrationofrenewablermergy系統(tǒng)閉環(huán)特征方程與SCR的顯函數(shù)關(guān)系等價(jià)變形系統(tǒng)閉環(huán)特征方程與SCR的顯函數(shù)關(guān)系等價(jià)變形基于短路比的穩(wěn)定判據(jù)基于短路比的穩(wěn)定判據(jù)SCR>CSCR短路比越小，系統(tǒng)越不穩(wěn)定5路比電網(wǎng)的耐受能力(電網(wǎng)靈敏度太大，失穩(wěn)),典型值1.3~2.2,工程上CSCR≈1.5短路比短路比SCR構(gòu)網(wǎng)裝備同步機(jī)介構(gòu)網(wǎng)裝備同步機(jī)介AVR電壓支撐I?0Iθθ?■短路比再認(rèn)識(shí)：穩(wěn)定視角下短路比初心是反映靈敏度提升至SCR?所需比例變壓器阻抗XT容量SGFM跟網(wǎng)型變流器單機(jī)系統(tǒng)估算簡(jiǎn)單，多場(chǎng)站/多饋入系統(tǒng)接入場(chǎng)景超級(jí)復(fù)雜!GFM控制構(gòu)網(wǎng)裝備構(gòu)網(wǎng)裝備同步機(jī)sabcAVRPpm舊的減速面積P有功功率階躍—Pe故障下→電壓源特性'Pmp0ga02交流電網(wǎng)無窮大母線1風(fēng)電場(chǎng)1風(fēng)電場(chǎng)2無窮大母線k風(fēng)電場(chǎng)2風(fēng)電場(chǎng)i風(fēng)電場(chǎng)i風(fēng)電場(chǎng)j跟網(wǎng)設(shè)備構(gòu)網(wǎng)設(shè)備風(fēng)電場(chǎng)j2.2低壓構(gòu)網(wǎng)裝備配置方案■■方案1:在220kV母線上構(gòu)網(wǎng)設(shè)備風(fēng)電場(chǎng)j跟網(wǎng)設(shè)備構(gòu)網(wǎng)設(shè)備風(fēng)電場(chǎng)j跟網(wǎng)設(shè)備構(gòu)網(wǎng)設(shè)備風(fēng)電場(chǎng)j2.3配比問題挑戰(zhàn)■■挑戰(zhàn)1:設(shè)備-電網(wǎng)間交互作用復(fù)雜，跟網(wǎng)設(shè)備和構(gòu)網(wǎng)裝備強(qiáng)異構(gòu)，系統(tǒng)強(qiáng)度難以解析■挑戰(zhàn)2:構(gòu)網(wǎng)-跟網(wǎng)設(shè)備配比和系統(tǒng)強(qiáng)度關(guān)系難以解析，求解系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的配比困難強(qiáng)異構(gòu)cOLLEGEOFEL建模分析口口建模分析口口NAU電網(wǎng)側(cè)(區(qū)域B)RQRQ3.2基于廣義短路比的系統(tǒng)強(qiáng)度量化方法■強(qiáng)度量■強(qiáng)度量化基礎(chǔ)：1)新能源多場(chǎng)站系統(tǒng)可近似分解為多個(gè)單饋入子系統(tǒng)；2)基于最容易失穩(wěn)的等效子系統(tǒng)，定義出電網(wǎng)廣義短路比gSCR和裝備臨界短路比；3)計(jì)算電網(wǎng)廣義短路比和裝備臨界短路比，形成基于廣義短路比的量化方法和穩(wěn)定判據(jù)。廣義短路比方法系統(tǒng)強(qiáng)度量化方法多場(chǎng)站可解耦規(guī)律廣義短路比方法系統(tǒng)強(qiáng)度量化方法多場(chǎng)站可解耦規(guī)律模態(tài)解耦穩(wěn)定性等價(jià)廣義短路比(網(wǎng)絡(luò)和裝備容量相關(guān))gSCR(Spλ(Sp'B)裝備臨界短路比(與裝備參數(shù)相關(guān))裝備耐受度SCR?計(jì)算裝備電網(wǎng)分離電網(wǎng)強(qiáng)度系統(tǒng)強(qiáng)度/穩(wěn)定裕度量化強(qiáng)度/穩(wěn)定判據(jù)3.2基于廣義短路比的系統(tǒng)強(qiáng)度量化方法：多端口交流電網(wǎng)的電壓/電流(或電壓/無功)最大靈敏度，反映裝備群中心到等效電網(wǎng)中心的電氣距離S??△I?(s)周璃涵，辛煥海，鞠平.基于廣義短路比的多饋入系統(tǒng)強(qiáng)度量化原理與方法：回顧、探討與展望[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2023,43(10):3794-3811.3.2基于廣義短路比的系統(tǒng)強(qiáng)度量化方法單裝備/場(chǎng)站所需要的電網(wǎng)最小短路比，跟網(wǎng)型裝備對(duì)低短路比電網(wǎng)的耐受能力(電網(wǎng)靈敏度太大，失穩(wěn)),典型值1.2~2.5,工程上CSCR≈1.53.3廣義短路比量化方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)■■借助廣義短路比，裝備/場(chǎng)站臨界短路比等于系統(tǒng)其他短路比無此性質(zhì)其他短路比無此性質(zhì)推廣推廣3.3廣義短路比量化方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)全電力電子場(chǎng)景：基于寬頻靈敏度矩陣定義的廣義短路比，考慮了電力電子設(shè)備支撐，短路比=短路容量/設(shè)備容量短路比=短路比=?SCR=?仍然存在網(wǎng)絡(luò)電壓/電流靈敏度反映系統(tǒng)強(qiáng)度3.3廣義短路比量化方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)■全電力電■全電力電子場(chǎng)景：基于寬頻靈敏度矩陣定義的廣義短路比，考慮了電力電子設(shè)備支撐，能表征系統(tǒng)強(qiáng)度；傳統(tǒng)指標(biāo)基于短路電流，電力電子短路電流與系統(tǒng)強(qiáng)度關(guān)聯(lián)弱。0gSCR=3.090IEEE39節(jié)點(diǎn)算例改造為全電力電子系統(tǒng)基于廣義短路比的系統(tǒng)強(qiáng)度判據(jù)仿真驗(yàn)證有效新能源基地柔性直流送出系統(tǒng)小擾動(dòng)電壓支撐強(qiáng)度評(píng)估，電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2023.n廣義短路比計(jì)算R(Sg,B)全最小特征值(S-'B)廣義短路比計(jì)算zz風(fēng)電機(jī)組1Z風(fēng)電機(jī)組2Z風(fēng)電機(jī)組2ZZ風(fēng)電機(jī)組n未配置構(gòu)網(wǎng)裝備，gSCR不滿足要求；加入構(gòu)網(wǎng)裝備改變電網(wǎng)，提高gSCR。Z風(fēng)電機(jī)組n風(fēng)電機(jī)組1內(nèi)電抗Z變壓器支路等效阻抗ZrInEZ風(fēng)電機(jī)組n一E.廣義短路比的關(guān)系四目WR的關(guān)系3.5構(gòu)網(wǎng)占比計(jì)算公式的關(guān)系成比例配比配比公式3.6構(gòu)網(wǎng)配比估算方法■■針對(duì)三種配置方案，基于配比公式和流程，可將廣義短路比從gSCR?提升至gSCR?■配比公式簡(jiǎn)潔、實(shí)操性強(qiáng)，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)，方便用于指導(dǎo)實(shí)際規(guī)劃和運(yùn)行配比估算流程配比估算流程需求確定確定風(fēng)場(chǎng)的配始gSCR?二、多場(chǎng)站配比問題及挑戰(zhàn)三、多場(chǎng)站配比估算方法五、結(jié)論與展望cOLLEGEOFEL裕度保證系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定方案1:改造構(gòu)網(wǎng)風(fēng)機(jī)■在保證■在保證系統(tǒng)潮流解存在的最基本前提下，即電網(wǎng)廣義短路比的初始值滿足gSCR?≥1.0■將廣義短路比從1.0提升至1.5或2.0的配比典型值，保證最惡劣條件可以滿足工程需求估算構(gòu)網(wǎng)裝備支路總阻抗Z:0.13~0.18pugSCR預(yù)期值配比方案2:加裝低壓構(gòu)網(wǎng)裝備在220kV母線加裝構(gòu)網(wǎng)裝備在35kV母線加裝構(gòu)網(wǎng)裝備配比gSCR預(yù)期配比96538L?996538L?9個(gè)個(gè)L?5跟網(wǎng)設(shè)備構(gòu)網(wǎng)設(shè)備方案1:改造構(gòu)網(wǎng)風(fēng)機(jī)仿真驗(yàn)證改造容量初始短路比改造后短路比效果算例1迅速恢復(fù)，裕度較高算例2持續(xù)振蕩，裕度較低00—v—V?——Ve0容量配比典型值有效(a)改造6.6%構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組容量配比典型值有效算例2改造1.3%構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組方案2:加裝構(gòu)網(wǎng)裝備仿真驗(yàn)證算例算例3算例4算例5場(chǎng)站1、2配比場(chǎng)站3、4配比從1.0提升至1.1從1.0提升至1.3從1.0提升至1.5效果功率波形等幅振蕩功率波形緩慢收斂功率波形迅速收斂方案3:改造和加裝混合方案仿真驗(yàn)證p.u.)p.u.)算例算例6算例7算例8場(chǎng)站1、2配比場(chǎng)站3、4配比從1.0提升至1.1從1.0提升至1.3從1.0提升至1.5效果功率波形等幅振蕩功率波形緩慢收斂功率波形迅速收斂一、研究背景二、多場(chǎng)站配比問題及挑戰(zhàn)三、多場(chǎng)站配比估算方法五、結(jié)論與展望cOLLEGEOFEL生△月■■廣義短路比到1.5:(1)35kV母線加裝比例≤8.0%~11.1%,約≤10%;(2)改造風(fēng)電的比例≤6.6%~8.5%,約≤8%;(3)集中安裝的比例■廣義短路比提升到2.0:(1)35kV母線加裝比例≤16.8~23.3%,約≤20%;(2)改造風(fēng)電比例12.9%~16.3%,約≤15%;(3)集中安裝的比例■考慮了分散式配置構(gòu)網(wǎng)裝備，是典型參數(shù)下的結(jié)論技術(shù)按最新進(jìn)展考慮),但具有一定的工程參考價(jià)值。方案額外加裝構(gòu)網(wǎng)裝備改造構(gòu)網(wǎng)風(fēng)機(jī)總配比交流電網(wǎng)無窮大母線1交流電網(wǎng)無窮大母線1風(fēng)電場(chǎng)2風(fēng)電場(chǎng)ik[6]Assesingstrengthofmulti-Infee[8]Identificationofgeneralizedshort-circuitratiof[10]ImpactsofgridstructureonPLL-Synchronizationstabilityofconverter-Integratedp[15]含