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1、North China Electric Power University 电气与电子工程学院 电网调度自动化 第一章 现代电力系统的基本特征 根据目前的电网规划，2020年前后国家电 网将基本建成特高压骨干网架，国家电网跨区输 送容量将占全国装机总容量的25以上。 第一章 现代电力系统的基本特征 “十二五”规划中的电网 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建在东海大桥附近海域，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。 根据我国可再生能源发展规划，计划在内蒙古、甘肃、 新疆、河北和江苏等风能资源丰富地
2、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。 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， 跃居世界第位 ，进入“追风时代”。 2009年风电装机容量达到1200万千瓦； 2012年，并网风电容量6083万千瓦 ，已超过 美国成为全球风电装机规模第一大国。 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； 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
3、.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 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
4、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 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 对于大规模电网，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）110kV 138kV 220kV 超高压电压等级（EHV）330kV 345kV 500kV 750kV 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。
5、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 如南方电网：由云南、广东、广西和贵州等 省组成。系统直距1000公里以上，时差约42.5分 钟，联网运行后，,实行错峰运行，节省了装机容 量，使更多的云南水电得以送出。 如西北电网：新疆与陕西相距尽2000公里，时 差1小时左右，联网后，,实行错
6、峰运行，提高了 调峰容量的冗余度。 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）Automatic Generation Control。 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。 2012年并网风电容量6083万千瓦，新增1285万千
7、瓦， 并网太阳能容量328万千瓦，新增119万千瓦。 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 n静止无功补偿器。 n可控串补非线性暂稳 n固定串补线性控制静稳 n可控电抗 n统一潮流控制器 n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、
8、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
9、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
10、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
11、基本特征 第一章 现代电力系统的基本特征 4、大型新能源接入电网，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 如图为酒泉风电基地风电场日平均出力曲线，由图可以 看出风电出力波动范围很大，最小值接近0，最大值接近满 出力。 第一章 现代电力系统的基本特征 风电具有很强的不确定性，会出现连续数日风电大出力和 连续数日风电小出力的情况 第一章 现代电力系统的基本特征 风电具有反调峰
12、特性 第一章 现代电力系统的基本特征 光伏发电输出功率随日照情况发生变化 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 继2003年“8.14”大停电之后国际上又发生过 多起大停电事故。2012年7月30日和31日，印度发生 了世界范围内影响人口最多的大规模停电事故，两 次事故均起源
13、于北部和西部电网400kV联络线跳闸， 随后发生连锁故障导致电网崩溃，大停电事故对北 部、东部、东北部造成了严重的影响。 第一章 现代电力系统的基本特征 6、新能源大规模接入后的复杂电网的建 模成为当前电力系统分析需要亟待解决的重 要问题 1）各种类型风电机组的静、动态建模 2）大规模风电集群静、动态聚合建模 3）储能设备的建模 第一章 现代电力系统的基本特征 7、大规模电网的数据采集、处理、分析和存储 问题 1）各种发电、变电、用电等设备的统一建模 2）各地区、省、区域电网运行数据的集中采集 、处理、分析和存储； 3）数据的分层下送和上传交互 4）电网事故状态下的分析和处理 第一章 现代电力
14、系统的基本特征 （三）应进行的主要工作 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。 第一章 现代电力系统的基本特征 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
15、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 3、研究大规模接入和分布式新能源接入 控制技术 风电场输出功率具有波动性和不确定性，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。 第一章 现代电力系统的基本特征 2012年国家科技部所列重大科技项目其中一个 方向就是：大规模集中接入间歇式能源并网技术。大规模集中接入间歇式能源并网技术。 在该方向中列了在该方向中列了4 4个课题：个课题： 课题一：风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发 课题二：间歇式能源发电多时空尺度调度系统研究与开发 课题三：大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发 课题三：间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发 第一章 现代电力系统的基本特征 国家电网公司对“新能源发电及源网协调 研究领域”也列了重大专项，包括： 大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与应用 新能源发电接纳能力评估分析平台研发与示范应用 分布式新能源发电系统并网及调度运行关键技术研究与工 程示范 源
