STATCOM

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题，提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力，通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先，改进了故障检测方法，采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次，在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率，可以有效抑制受端连续换相失败，抬升交流电压最低值。同时，对无功功率进行控制切换，避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明，在不同故障场景中，所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。

针对鄂温克电厂“火电机组直流外送次同步振荡联合阻尼控制技术及应用”项目任务，项目组首先分析了鄂温克电厂次同步振荡现象的产生机理，采用轴系安全量化评估方法完成了轴系风险分析。在此基础上，研究了阻尼控制器协调优化控制策略，并针对鄂温克电厂次同步振荡风险提出了联合阻尼控制方案。通过联合阻尼控制技术的工程实施，形成了阻尼控制器集成仿真测试技术体系。本项目在鄂温克电厂次同步振荡抑制的工程实施和知识产权方面取得重要成果。自STATCOM+SEDC抑制措施实施至今，TSR共启动7次，有效抑制了次同步振荡风险，保障了汽轮发电机组和外送系统的安全稳定运行。依托本研究课题，共发表学术论文15篇，其中SCI/EI收录10篇。申请国家发明专利10项，其中已授权4项。

多直流集中馈入系统安全稳定运行的基础条件是受端交流系统具有充足的电压支撑能力。 交流系统越弱，直流输电的稳定运行条件越差，直流输送功率受限问题越严重。南方电网永富和鲁西直流落入的广西百色电网，正常方式多直流有效短路比最低约为1.4，N-1方式多直流有效短路比低至0.95，远低于广东珠三角地区馈入直流工程的短路比，是国内外首个多直流馈入极弱系统的工程，存在着复杂的交直流相互影响问题、直流输送功率受限问题与运行控制难题。 项目授权专利16项，其中发明专利8项，实用新型专利8项；已发表论文20篇，其中SC1检索论文1篇，1检索论文10篇。项目成果已经在永富直流工程中成功应用，保障了大规模直流输电工程馈入弱交流系统的稳定运行，显著提高了多种系统条件下直流系统输送能力，促进了云南清洁能源的有效利用，取得了巨大的社会经济效益。研究成果也可推广应用于广东珠三角等国内外多直流馈入系统的安全稳定运行控制。

影响风/光发电功率预测精度的主要因素是风/光资源的风向、风速、温度、湿度、光照等关键数据。根据海南省的亚热带湿热气候特征，分析风/光发电特征及其时空互补特性，深入分析风/光资源的关键因素对新能源发电功率的影响，得到这些因素与风/光发电功率之间的相关性，在此基础上研究风力发电功率、光伏发电功率的短期和超短期预测模型和方法：针对现有风电/光电功率预测精度不足的问题，提出基于亚热带湿热气候特征的风电功率预测物理模型与统计适配模型相结合的风电功率预测方法，和基于不同风速段的连续时间段聚类的SVM风电功率模型；研究和给出适合海南省亚热带湿热气候特征的风力发电功率、光伏发电功率预测系统设计方案。海南现有的五个风电场，含沿海滩涂和丘陵地带。因此，本研究兼顾了山地丘陵地带的建模方法。 为解决多类型新能源并网下的绿色调度问题，提出了多时间尺度的鲁棒调度方法，该方法通过协调调度水电、火电、风电、气电等多种电源的开机出力，利用多个时间尺度（日前、日内、实时）逐级降低新能源的预测偏差给电网的冲击作用，并采用鲁棒调度方式保证了调度方案的鲁棒性。此外，新能源出力的不确定集直接影响鲁棒调度的经济性和鲁棒性。为解决经济性和鲁棒性的冲突问题，提出了一种不确定集的优化方法，该方法通过计算弃风和切负荷成本将鲁棒性转化为风险成本，优化出使得综合成本最小（发电成本、环境成本和风险成本之和）的最优不确定集。 针对新能源并网带来的无功电压控制方面的问题，并考虑到今后电网向大规模发展的趋势，提出了含多类型新能源的三级电压控制模式，按全网、区域和地区电网划分，分别充当第三、第二和第一级电压控制，各级电压控制之间在时空上相互协调，可根据实际电网规模和网络拓扑结构确定是否采用区域电压控制。在全网电压控制方面，考虑到运行成本和新能源并网点电压波动问题，以网损最小和电压质量最优为目标，建立了多目标无功优化模型，模型中采用了不同的节点类型对新能源机组进行建模；在区域电网电压控制方面，针对日前新能源机组并网引起的长期电压稳定问题，引入电压安全稳定约束，以与全网电压控制的电压偏差和控制成本为目标函数，建立了适应新能源并网的最优协调电压控制模型；在地区电压控制方面，针对新能源机组并网点无功不足的问题，提出了基于微分博弃理论的STATCOM动态无功补偿策略，克服了传统PI解耦控制中直流系统和交流系统的负交互作用，缩短了动态无功补偿后电压的镇定时间。针对目前海南电网AVC系统不能适应大规模新能源机组并网的情况，提出了基于混成电压控制的AVC控制方案。