基于智能电网的电网安全性及稳定性分析
来源:欧宝手机网页版 发布时间:2023-12-18 09:03:20智能电网指的是电网智能化,是基于集成化、高效、双向通信网络,通过引进先进化传感及测量技术、先进设备技术、先进控制方式、先进决策支持系统,以达到保证电网安全、稳定、高效运行的目的。
自我国实施改革开放政策后经济发展速度增快,各种基础设施日趋完善。现阶段我们国家的经济发展速度仍较快、城市规模逐年扩大,电能已成为人类日常生活、生产中必需的能源。电网建设已成为影响我们国家的经济发展的重要工程,但仍存在一些不稳定因素。自我国提出智能电网计划后十分重视智能电网建设及发展。在国家规划的推动下投资额也开始慢慢地提升。智研咨询发布的《2020-2026年中国智能电网行业市场发展策略及未来前景分析报告》多个方面数据显示:未来10~20年将是我国智能电网建设的主要时期。在我国城市规模逐渐扩大的同时城乡配电网智能化建设全面拉开,我国智能电网即将步入全面建设时代。2016~2019年我国电网实际投资额已经突破19000亿元,远超计划投资14000亿元。目前智能电网是我国电网建设、发展的趋势,在人工智能、5G、大数据等技术应用于电网中后,智能电网将向安全、智能、科技方向发展,同时其发展对提高清洁能源利用率、推动能源转型具备极其重大意义。
2020年1月6日国家能源局召开“十四五”电力规划启动会议,提出电力发展“十四五”要着力提高电力安全保障能力,推进供电侧结构改革,提高电力系统整体效率,推进电力绿色转变发展方式与经济转型。通过构建大规模智能电网,可提高电网资源配置合理性、提升电网运行效率及运行稳定性。
智能电网是电力行业发展的必然趋势。随着计算机、互联网、自动化等技术的发展及推广,多个行业发展模式发生改变。目前计算机、互联网、自动化等技术在电网中得到普遍应用,使得电网智能化、现代化水平增高。在电网中使用传感技术、信息技术可保证电力系统状态分析准确性,为相关决策提供准确依据,为电网自愈功能的实现奠定基础。调度技术、自动化技术、柔性输电技术的出现及发展,为合理开发、利用可再次生产的能源及分布式电源奠定基础。通信网络的构建、用户个人信息采集技术的利用,可实现电网、用户双向沟通。
发展智能电网是经济发展的要求。在人类长期发展中生态环境日益恶化,因而各国日益重视对生态环境的保护。为推动电力行业稳定发展,需积极开发、利用清洁能源,提高电网灵活性及兼容性。电网建设中可利用智能化技术提升电网防御能力、自愈能力。为实现降低运行成本、节约能源、减少排放量的目的,需提高电网运行效率。此外需利用先进的技术控制用电设备,降低用电损耗量。随着分布式发电、储能技术的发展及推广,供电、用电模式改变,电力流、信息流、业务流逐渐融合,以使用户得到满足多元化要求。
智能电网主要具有以下特点:自动化指的是智能电网在运行过程中可自动监测、自动修复故障;信息化指的是智能电网在运行过程中可实现信息的实时共享;数字化指的是智能电网运行过程中可定量描述电网结构、电网状态,采集多种信息;互动化指的是智能电网可保证电网、电源、用户协调性,保证电网稳定运行;5G技术、网络技术等技术与电网的融合可实现各种信息的统一化管理,同时可提高电网运行效率及运行稳定性。
相较普通电网智能电网具备以下功能:由于智能电网应用了先进的技术,使得智能电网具有自我修复功能,这对保证电网运行稳定性及安全性十分重要。电网出现故障后系统将自动维修、替换已故障电子元件,这对缩短人工检修时间、减少维修不及时问题有利;相较于传统电网中的计算机,智能电网中的计算机防御能力更强,针对提高电网防御能力、整修能力有利;智能电网中引进了先进管理软件、管理模式,将用户视为电网的一部分进行科学管理,这对降低电力配置输送中引发的资源损耗问题有利。
智能电网中安全稳定控制装置较为完善,可避免系统被破坏,以免电网故障引发大面积停电。智能电网发展中,必然会遇到电网系统安全稳定分析及控制问题,主要展现在以下几点。
为满足用电户的用电需求、推动电力行业稳定发展的目的,需积极建立智能电网。需依据超高压电网形成规律、电网发电资源及负荷中心分布特点充分的发挥特高压输电作用,需构建以特高压电网为骨干网架的电网系统,这也是推动我们国家电力行业稳定、持续发展的基础。在电网结构日益复杂的同时,可能会影响电网运行稳定性的因素及事故增多,控制管理系统也更复杂。按照国家电网规划,我国开始积极建设特高压电网。近几年,我国电网结构迅速变化,因而我国需加强对特高压电网过渡期间电网安全性、稳定性的分析及控制。
电网安全稳定控制策略的制定及协调较为复杂,需加强对多馈入直流系统的安全稳定特性及控制策略研究、特高压交直流并列输电的安全稳定特性及控制策略研究等。在拟定电网安全稳定控制策略时需考虑时间因素。跟着时间的推移电网结构逐渐改变,需保证电网安全稳定控制策略不修改或小幅度修改即可满足电网要求。在形成特高压交直流互联特大电网后,电网结构趋于稳定,因而需对电网第二道、第三道防线进行统一优化。智能电网具备信息化、数字化特点,可利用的信息较多、通信通道较为完善,在制定电网安全稳定控制策略时需最大限度地考虑以上因素。
智能调度是智能电网的重要构成部分,也是十分复杂的部分。在智能电网建设规模逐渐扩大、信息化水平逐渐增高的同时,可实时将电气量信息、保护、调节及控制装置的定值、电网实时运行状态、电厂信息、用户个人信息传输到调度平台。由调度人员依据工作经验在大量信息中发现潜在风险难度比较高,因此需利用科学、完善的电力系统安全分析软件对这一些信息做多元化的分析、处理,为运行人员的决策提供准确依据,以保证智能电网安全、稳定运行。智能调度是实时在线、智能化、高度感知可视化、一体化协调控制的电网调度系统。
相较于传统安全稳定分析软件,智能电网中使用的电力系统安全稳定分析与预防控制软件系统需具备以下功能:电力市场改革后对于调度安全校核工作要求有所提升,为满足其要求需对电网进行实时在线安全校核分析;量化分析。提供各种电网运作时的状态下的安全稳定裕度;迅速在海量数据中筛选出有价值的信息;动态化监视电网运作情况,为工作人员提供直观、准确可视化表现;及时有效地发现潜在安全风险隐患。依据安全风险隐患制定控制策略及控制后的安全稳定裕度;在线监控。分析低频振荡,实施监管振荡模式变动情况;准确识别电网扰动情况;具备自动调整及优化功能。在发现某运行方式稳定裕度不够高情况下可自动调整,调度人员可及时了解整个调整过程及结果。
风力发电也是分布式发电的一种。我国规划建设的是千万千瓦级风电基地,一个风电场容量远高于普通分布式发电,且风电场具有其独特特点。风力发电技术具有清洁无污染、施工周期较短、投资灵活度高、占地面积小、实施工程的成本低等特征,因而受到世界各国的喜爱及重视。在环境问题日渐严峻、对电能需求量逐年增高的同时,我国对风力发电的重视程度逐渐增高,在智能电网建设中十分提倡风力发电,2015年我国风电装机容量达到1.29亿千瓦、2016年1.49亿千瓦、2017年1.64亿千瓦、2018年1.84亿千瓦、2019年2.1亿千瓦。相较于其他机电组风电机组处理不稳定,且我国电网结构稳定性不够高,大规模接入风电将影响电网运行安全性及稳定性,且对风电并网造成负面影响。大规模接入风电对电网的影响主要有局部性问题与全局性问题。
局部性问题。在风电接入电网后电能质量将出现变化,严重的甚至会出现供电不稳的情况。针对这样一些问题需采取以下措施:构建多种风电机组模型,利用模型探析风电机组静态、动态特点,针对特定风电场拟定科学化建模方式。探析风电场静态及动态特点,以保证风电场无功补偿配置科学性,科学选择无功补偿方式、补偿量;利用轻型直流输电实现风电场并网目标。采用轻型直流输电方式,在风流改变的情况下,可采取比较有效措施控制电压值;轻型直流输电对新风电机组的接入有利;大规模接入风电后,对电网消纳能力要求比较高。会带来电网投资增加、电网输配电价提高等问题。
全局性问题。在一个地区大规模接入风电后,将影响电网调峰、调频、调度工作。针对以上问题需采取以下措施:积极、科学建立电网结构,保证电源构成合理性,优化风网并网环境;了解、掌握预测风力大小的方式,积极构建区域测风网络,准确预测风电功率,准确预估未来一段时间内风电量,为合理调配电网其他机组提供依据。
不同种类发电、储能系统都可接入智能电网,不同容量分布式发电、储能系统均可实现互联。分布式发电的主要特征为安全、环保、高效、投资少、回收快。智能电网持续发展中配电网将转变为主动式网络,此种网络结构更利于分布式发电的接入,这对有效连接发电侧与用户侧、保证双方可参与电力系统优化工作有力。多样化分布式电源的接入不仅可减少电网对外来能源的依赖程度,还可提升电网供电稳定性。然而在智能电网中接入大量分布式电源,将对电网运行稳定性及安全性造成一定影响。近年国内外对分布式发电的研究逐渐增多且取得一定成绩,大多是针对分布式电源含义、分布式电源分类、分布式电源优缺点、分布式电源并网标准等,关于分布式电源对电力系统安全性、稳定性的影响研究比较少。
现阶段我国智能电网中接入的分布式发电量较小,对电力系统运行稳定性及安全性的影响也不大。在智能电网持续发展中,电网企业对电网运行环境、供电稳定性的重视程度逐渐增高,智能电网中分布式发电接入量也在逐渐增大。在地区智能电网中分布式发电接入量过多时,需深入研究其对电力系统运行稳定性及安全性的影响。因此需深入研究以下问题:各种分布式电源并网标准;各种分布式电源建模方式、参数的合理选择;各种分布式电源静态及动态特点;大量分布式电源的等值方法。
在经济发展、基本的建设要求下,对智能电网安全性、稳定性要求日益增高,为保证智能电网稳定运行,需深入研究影响智能电网运行稳定性的各种各样的因素,制定有明确的目的性优化方案。电网企业需依据科技发展水平、经济发展水平、用电要求,逐渐完备智能电网,保证智能电网安全、稳定运行,推动电力行业持续发展。
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