无功电压

分布式电源群调群控建设实践，主要通过系统性考虑主配网潮流、电压等各项要素，基于 “全感知”和“群调群控”两个维度加强分布式光伏电源调度运行管理。全面梳理分布式光伏电源设备台账，依托基于调控云的水电及新能源平台实现所有包括0.4千伏在内的分布式电源全面采集及观测。通过整合营配调各业务系统的档案信息、多源泛在数据，开展中低压水电及新能源的标准化建模与采集，因地制宜规范采集频度，建立数据同步机制，弥补原有调度主站中低压水电及新能源数据的空缺，建设基于调控云的水电及新能源模块，引入水利、气象等多源信息辅助开展数据纠偏，最终实现泛在分布式电源实时数据的全感知。开发分布式电源群调群控系统，技术路线是以配电主站为核心，根据不同应用场景需求下达各个分布式电源需要调节的数值；将调节指令下达给多个分布式电源群调群控子站；由群调群控子站负责分配各个逆变器的启停，实现多个分布式电源的批量调节，如图2所示。基于以上系统，再根据电网侧需求，实现分布式光伏电源集中执行电网实时平衡控制和安全自校正控制，集群参与电网有功、无功电压等动态调节，进而优化利分布式能源，并保障主配网安全经济运行。

针对含分布式光伏配电网的电压越限问题，提出一种考虑分布式光伏集群划分的无功电压控制策略。首先提出了基于无功电压灵敏度的模块度指标，考虑集群内的无功平衡度及耦合度，得到改进模块度指标并以此进行集群划分；然后提出越限集群内的无功电压控制策略与集群间的协调控制策略，当越限集群无法恢复集群内电压至安全水平时，通过主导节点选取具有可调无功容量的安全集群向越限集群分配剩余无功可调容量；最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行仿真，验证了所提无功电压控制策略的有效性。

针对目前基于多馈入相互作用因子(multi-infeed interaction factor, MIIF)同时换相失败评估准确度不足的问题，首先阐明了多馈入高压直流系统中交流系统故障后暂态无功功率的作用机理，揭示了无功功率和电压之间复杂的相互作用对MIIF的显著影响。其次，提出了一种考虑到无功功率和电压相互作用的改进MIIF因子，用于衡量多馈入直流系统之间的相互作用，分别计算了交直流系统间无功功率不平衡引起的电压降和直流换流站间无功功率传输引起的电压变化。然后，基于最小关断角定理，综合考虑了暂态无功功率和电压特性的影响，提出了临界同时换相失败因子(critical simultaneous commutation failure factor, CSCFF)及其计算表达式。通过比较MIIF和CSCFF，提出了一种同时换相失败评估方法，在评估同时换相失败时具有更高的准确性。最后，利用PSCAD/ EMTDC平台构建了双馈入和三馈入高压直流仿真模型，验证了所提方法在不同故障类型、耦合阻抗和故障严重程度下的有效性和适用性。

针对含分布式光伏配电网的电压越限问题，提出一种考虑分布式光伏集群划分的无功电压控制策略。首先提出了基于无功电压灵敏度的模块度指标，考虑集群内的无功平衡度及耦合度，得到改进模块度指标并以此进行集群划分；然后提出越限集群内的无功电压控制策略与集群间的协调控制策略，当越限集群无法恢复集群内电压至安全水平时，通过主导节点选取具有可调无功容量的安全集群向越限集群分配剩余无功可调容量；最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行仿真，验证了所提无功电压控制策略的有效性。

高比例分布式光伏接入后，配电网出现潮流随光伏出力在大小和方向上随机变化的现象，造成配电网电压大幅度波动，严重情况下电压发生越限。充分利用光伏变流器及储能变流器的无功调节潜力，能够有效应对含高比例分布式光伏配电网的电压越限问题。首先，对含高比例分布式光伏配电网的电压运行特性进行分析。然后，对变流器无功电压调节特性进行分析，研究影响变流器无功调节能力的各项约束。在此基础上，提出一种考虑变流器无功调节特性的无功自响应电压控制方法，并对该方法的无功动作阈值进行了优化整定。在该方法中，变流器将就地量测电压与无功动作阈值相比较，进行无功快速动作。最后通过仿真证明了该方法能有效解决含高比例分布式光伏配电网的电压越限问题。

在国标委、国家电网公司的指导和支持下向IEC TC8提出、并发布了该国际标准。该标准适用于规范分布式电源接入配电网的规划、设计、运行和并网等需求，包括一般需求、并网方案、开关选择、正常运行范围、抗扰动能力、有功无功响应、电能质量、接口保护、监测控制和通信等。该标准是首个分布式电源并网相关的IEC国际标准，充分反映世界范围内分布式电源技术进步和各国对分布式电源的并网技术需求，标准的编制和发布受到IEC TC8电能供应与系统技术委员会和IEC管理层的高度肯定，并获IEC卓越贡献奖。该标准的发布主要意义在于：以此标准为基础，构建了国际电工委员会分布式电源并网标准体系，解决IEC相关标准不一致的难题；该标准反映了分布式电源并网的最新技术发展和并网准则，将极大提升我国分布式电源并网技术水平，促进分布式电源产品的国际贸易；成立了IEC JWG10分布式能源与电网互联技术标准联合工作组，为推进我国综合能源系统后续 标准国际化工作打下了良好基础。标准编制工作组解决分布式电源类型多、技术发展快、标准复杂度高、不同国家和团体标准规定和诉求异同等诸多难点，主要创新点如下：提出了以响应时间为主要参数的分布式电源中低压动态无功支撑能力的技术要求，解决了分布式电源无功特性各异与配电网无功电压调整需求的矛盾；首次提出了接入中压配电网的分布式电源高电压穿越的技术要求，解决了配电网的过电压导致分布式电源频繁脱网的难题；提出了考虑多类型分布式电源不同频率、容量和互联电压等级的分布式电源并网规则，增大分布式电源可用容量提供了信息和数据保障。该标准发布后，欧盟和意大利、法国等采用该标准并进行了相应标准的修订，主要技术规定与本标准一致。美国IEEE 1547分布式电源互联技术标准与本标准的差异主要是：本标准对分布式电源并网容量和频率适应性规定较IEEE1547适应性更好；本标准对一定容量的分布式电源并网无功支撑进行了规定；本标准对高低电压穿越能力进行了规定；本标准依托IEC电能质量系列标准基础上，对电能质量进行了全面规定；受本标准工作组范围限制，只对通信接口和接口安全性提出了技术要求，未涉及信息模型。截止到2018年底，本标准的制定带来的直接经济效益1.8亿元，间接经济效益55亿元。相应节约42.6万吨标准煤，减少污染排放35.36万吨碳粉尘、129.6万吨CO2。

该产品是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、用电异常智能判断告警技术、电能计量技术、电力负荷控制技术和电力营销技术为一体的综合实时信息采集与分析处理系统，以移动通信网络、230MHz无线、公用电话网、光纤网为主要通讯载体，通过多种通讯方式实现系统主站和现场终端之间的数据通讯，具备数据采集、远程控制、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析、无功电压管理和负荷监控管理等功能。

为抑制直流送端电网暂态过电压，充分发挥风电在风火打捆直流外送系统功率调节作用，提出了一种考虑风电场调控裕度的无功电压紧急控制策略。首先，分析换相失败故障下风火打捆系统电气量变化及故障引发直流送端过电压机理；其次，在遭遇换相失败故障后通过降低直流输送功率抑制直流系统连续换相失败，减少故障恢复期间系统无功需求，分析功率速降后系统无功潮流变化；再次，针对盈余无功导致送端暂态高压提出直流送端无功电压紧急控制策略，根据超短期预测风速对风电场无功裕度进行分配，针对不同情形设计具有多种工作模式的风机控制器；仿真结果表明：所提控制方法能够较好地解决风火打捆直流外送系统直流送端暂态过电压问题。

本项目对海上风电场全景监控和预测性维护技术进行了研究，开发了相关系统。在监视方面，提出一种海上风电全景一体化监控架构，首次建立辅控系统CIM 模型，实现了主辅设备的统一建模及海上升压站全数字化；功率预测方面，提出可在线校正的海上风电功率预测方法，针对高变化率的海风实时修正预测模型，解决传统预测模型自适应差问题，提升了海上风电功率预测精度；功率控制方面，提出计及多因素和约束条件下海上风电有功功率控制方法及计及多时间尺度的无功设备两层协调控制方法，攻克了大惯量风电机组有功功率调节慢且精度不高的问题，实现了风电机组、无功设备功率调节次数的最优化及无功电压精准控制；运维方面，提出一种大数据趋势特征拟合的海上风机故障预测方法，结合海洋环境数据，建立多种风机劣化概率随机模型，风电机组潜在性故障判别有效率可达85%以上，实现海上风电场预测性维护。项目成果通过中国电机工程学会鉴定，结论为：“项目内容具备推广应用价值，填补了国内外空白，整体达到国际领先水平”。 项目成果目前在国内外没有同类产品可以比较。在统一模型、统一监视方面，国内外无相对应技术或产品；在控制和预测方面，技术指标处于国内外领先水平；率先建立的预测性维护体系，实现了海上风电场的智能运维。 项目成果已在25个海上风电项目中应用，对我国海上风电健康发展起到积极促进作用。从海上风力发电企业考虑，有利于降低海上风电场建设和运维成本，改善运维人员工作环境，提升企业运维水平及生产效率，增强企业的市场竞争力，年均节约运维成本约100万元；从整个新能源发电产业考虑，能够提升海上风电场可控性，有利于促进海上风电产业的发展，进而为减少碳排放，降低环境污染做出贡献。 项目成果能够为海上风电项目后期运行维护、系统协调、电网服务、资产管理等方面提供有效的技术手段和管理平台，应用前景广阔。

山西作为能源大省，新能源装机容量已突破1000万千瓦大关，占到山西省调装机容量的17%，消纳新能源面临巨大挑战。山西电网传统电源以火电为主、冬季风电大发、负荷低谷时热电厂需要以热定电：仅有的抽蓄电站受电压控制限制难以全投入，这些问题加剧了山西电网调峰能力的不足，是新能源消纳的最大瓶颈。如何快速准确地评估电网新能源消纳水平、辩识出可提升新能源消纳的关键因素，弱化热电耦合、提高抽水蓄能电站的调峰能力，扩大电网调峰裕度，是解决电网大规模消纳的关键技术。 本项目立足自主创新，结合多年的生产实践经验，从新能源消纳评估建模、抽蓄机组运行控制策略、供热机组调峰性能策略等三个方面展开研究；项目突破了新能源消纳多变量综合评估及关键可控因素辩识、抽蓄电站无功电压及调速控制优化、供热机组系统改造及运行优化等一系列提升新能源消纳的关键技术，并取得广泛的实践应用。