新能源高渗透率下区域电网并离网切换控制技术.pdfVIP

摘要

为了适应现有能源结构的布局，包含燃光储等多种分布式电源相结合的区域电网应运而

生，可就近为用户提供电能、减少电能的大规模远距离传输，提高能源利用效率。同时，由

于大量新能源机组接入区域电网，致使该地区呈现弱惯量特性，区域电网并网运行时由大电

网保证其稳定性，一旦非计划孤岛发生，脱离了大电网的支撑，频率会产生巨大的波动，影

响系统运行的稳定性，而区域电网弱惯量特性导致并离网切换时频率安全稳定更加突出。本

文以淮安新能源高渗透率下区域电网为研究对象，研究区域电网并离网平滑切换控制方法。

本文针对上述问题开展了以下具体工作：

（1）新能源高渗透率下区域电网拓扑结构和控制策略。首先，构建了实际淮安新能源高

渗透下区域电网的拓扑结构，该结构中电源主要包括燃气轮机发电系统、光伏发电系统和储

能发电系统，其次，对各电源数学模型和控制策略进行分析，其中燃气发电机组采用基于同

步发电机的常规机组直接并入电网，光伏发电系统采用双级式发电结构，前级Boost升压电

路采用最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking,MPPT）控制，后级逆变器采用PQ

控制，实现功率输出的最大化，储能系统采用PQ控制，保证功率输出的恒定；最后，建立了

具有实际工程意义的区域电网动态仿真模型。

（2）并离网下高比例新能源区域电网频率特性研究。首先，根据淮安区域电网运行特性，

分析了燃气轮机作为主电源时系统并离网切换特性，根据不同容量和不同惯性时间常数下燃

气轮机的频率特征，给出了单机带负荷系统在并离网运行下的安全运行区间；其次，以淮安

部分区域电网为研究对象，建立了几种常规控制下新能源不同渗透比例的出力模型，对其频

率特性进行分析，通过仿真对比了单机带负荷系统与高比例新能源接入系统的并离网频率特

性差异，分析了高比例新能源接入对并离网下区域电网系统频率特性的影响；最后，对新能

源不同出力比例下系统并离网安全运行区间问题进行仿真研究。

（3）基于主从结构的并离网分时切换控制策略。首先，提出了“新能源场站协调控制-区

域电网自适应调控”控制策略，并建立了区域电网协同控制系统架构，解决了传统新能源场

站响应速度慢的问题；其次，提出了基于主从结构并离网分时切换控制策略，对联络线断开

后导致区域电网出现功率不平衡时采取分时调整控制措施，分多个时间段调整系统功率；最

后，通过仿真验证对常规一次性调整和本文所提出的分时调整控制措施进行对比分析结果表

明分时调整策略能减小频率的二次冲击，实现了并离网的平滑切换。

关键词:新能源高渗透率，区域电网，主从结构，频率特性，离网平滑切换

Abstract

Inordertoadapttothelayoutoftheexistingenergystructure,theregionalpowergrid,which

combinesvariousdistributedpowersourcessuchasfuel,lightandstorage,emergesasthetimes

require.Itcanprovideuserswithelectricenergynearby,reducelarge-scalelong-distance

transmissionofelectricenergy,andimproveenergyutilizationefficiency.Atthesametime,dueto

theaccessofalargenumberofnewenergyunitstotheregionalpowergrid,theregionpresentsweak

inertiacharacteristics.Whentheregionalpowergridisconnectedtothegrid,thestabilityofthelarge

powergridisguaranteed.Oncetheunplannedislandoccurs,itisseparatedfromthesupportofthe

largepow