双碳目标下的电网安全问题与对策.pptx

双碳目标下的电网安全问题与对策;

报告提纲

低碳电网

高比例可再生能源发电对电网安全的挑战

交直流混联电网对于电网安全运行的挑战

应对策略

结论;

1.低碳电网

世界能源发展面临资源紧张、环境污染、气候变化等严峻挑战。2016年4

月，170多个国家领导人共同签署气候变化问题《巴黎协定》,承诺将全球气温升高幅度控制在2℃的范围之内。2016年11月4日正式生效。

2018年政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了《IPCC全球升温1.5℃特别报告》;

中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排

放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和;

1.低碳电网

我国已建成全世界规模最大、电压等级最高的

巨型电网;

低碳电网的两个主要特征：

特征1:可再生能源发电

●风电；

●光伏发电；

●水电

●直流1882T.A.Edison;

日本

2050年

●50%的新能源占比

●效率、可再生能源使温室气体排放降低80%;

Electricitygenerationsource

OHshorewind

Onshorewind

SolarPV

Hydro

Gas-fired

Nuclear

Coal-fired

Other;

26.7%30%

215.00

21.7%

184%

13.5%

17.3%

16.

9.6%

12.8%

noenrgo!ssil

49.2%

Renewabl

67.4%

eenergy

40.5%

0%

na20202025203goG3520402045AAF

Biomass

nuclearhydrocoal;

●波动性发电对电网安全运行的挑战——批成1

●风速的不确定性，引起风力发电机功率输出的不确定性

●光照的间歇性、不确定性，引起太阳能发电的不确定性;

1)光伏发电

直流输出，经逆变器(Inverter)变换成为交流，再和交流电网并联

2)风力发电

交流输出，经整流器(Rectifier)整流成为直流，再经逆变器逆变成交流，再和交流电网并网;

●自2010年来，13回±800kV及以上电压等级直流输电工程投运.

●截止2018年12月31日，±1100kV特高压直流输电线路吉泉线投运，全长3329公里，容量1200万千瓦

●跨区输电容量占比高达40%以上

●形成了深耦合的

交直流混联电网;

电流峰值30kA;

上升速率3kA/ms;

直流电压快速跌落80%在

2~3ms.;

3.交直流混联电网

交直流混联电网连锁故障

交流短路低电压→换相失败→直流闭锁→潮流转移→振荡解列

●几乎是确定性的事件(区别于交流电网中的潮流转移);

●不是由隐性故障或者失效引起，一切都是正常的；

●不只是连锁跳闸(交流电网的原因是单一故障);

●导致大面积停电。

在交直流混联电网中，连锁故障成为故障新常态!;

●可再生能源发电逆变接入交流电网短路电流受限，保护构成困难；

●受端交流电网故障低电压导

致换相失败，进而引发支流

闭锁、潮流转移，造成连锁故障；

●柔直电网直流CB开断能力差，

要求保护超高速动作；

●系统惯量减小，稳定性变差;

4.应对策略

1.发展大容量储能技术

●物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)

●电化学储能(铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池))电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)

●储热技术(熔融盐储热)

●电制气储能技术五大类

2.交直流混联电网系统保护

●阻断交直流混联电网连锁故障链条;

压缩空气储能

0.2%熔融盐储热

15%

_铅蓄电池

5.9%

液流电池

3.7%

1.2%

超级电容

0.1%

_其它

0.5%;

1.抽水蓄能电站：负荷低谷抽水、高峰负荷时发电

低谷电能→电动机旋转机械能→水泵抽水→水力势能→水轮机旋转机械能→发电机组发电→高峰电能

●抽水蓄能是最具有市场竞争力的实用化储能技术;

●由正极、负极、隔膜和电解质组成

●充电过程，正极活性材料氧化反应，失去电子，阳离子通过电解质在电场的作用下，向负极移动；失去的电子沿外电路流向负极，并在负极上与负极活性材料相结合，发生还原反应，电能转为化学能。

●电池放电过程与充电过程相反，将化学能转化为电能。

●锂离子电池能量比最高，但由于成本和寿命，快速发展中;

●特殊保护系统，Special