无功调节

伴随分布式能源广泛接入低压配电网，其对配电网运行灵活性和消纳能力的要求不断提高。利用低压柔性互联装置将独立运行的低压配电台区分区互联，避免传统电压调节和无功补偿装置频繁动作。考虑到柔性互联装置造价昂贵，协同传统电压-无功调节装置，文中提出低压柔性互联装置的选址定容规划方法。首先，分析低压柔性互联装置拓扑和运行方式，建立其潮流模型。其次，建立低压柔性互联装置优化配置的双层规划模型，上层规划以年综合费用最小为目标，下层规划考虑电压-无功协调控制时间序列模型，以运行成本和电压偏差最小为目标，基于粒子群优化算法和混合整数二阶锥规划算法交替求解，得出配电系统最优柔性互联方案和最优运行方式。最后，在IEEE 33节点系统上进行实例分析，验证该双层规划算法的有效性。结果表明，所提方法能有效减少柔性互联装置的过度布置，同时减少由分布式能源频繁波动造成的运行成本。将模型凸化并线性化的方法明显提高了求解效率。

传统风电场跟随主站电压指令调节的方式容易导致站内无功源频繁波动、站内无功裕度不足，影响风电场的调压能力。为此提出了一种考虑风电运行轨迹与场景划分的场级主动调压优化控制策略。首先，基于风电场功率预测数据和有功–电压灵敏度曲线，绘制并网点电压波动轨迹，结合AVC子站接收到的电压指令，协调风机和SVG的无功输出，有效降低了无功设备的调节频次。其次，根据电压跌落幅度划分详细运行场景，通过调整SVG的控制模式，有效抑制了电网电压的大幅波动。最后，构建了包含AVC功率控制器的仿真测试平台，验证对比了所提方法相对于传统风电场AVC控制策略在降低无功调节频次、提升无功裕度、主动电压支撑方面的效果，为实现风电场主动调压提供了新的解决思路。

高压直流(high voltage direct current，HVDC)换流器具有一定的动态无功调节能力，充分利用换流站的无功调节能力，可显著改善HVDC系统的稳定性能。文中研究了HVDC系统稳态运行时的无功功率可调节能力，分析了有功功率和无功功率相互耦合的特性，以国际大电网(conference International des grands reseaux electriques,CIGRE)的HVDC标准测试模型和贵广Ⅱ直流输电工程模型为算例，对稳态工况的直流电流可运行范围进行了解析，进而求出整流、逆变两侧的无功功率可调节能力，并将其应用在无功控制中。研究发现，CIGRE的HVDC标准测试模型对于容性的无功功率和感性的无功功率调节能力相近，而贵广Ⅱ直流输电工程模型对感性无功的调节能力远大于对容性无功的调节能力。在电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC中验证了无功功率可调节能力的正确性和应用价值。

现有并网光伏电站关口无功调节能力等值方法未考虑站内电压安全约束、并网点电压和光伏出力的波动影响，难以满足工程实际的调控管理要求，为此，提出一种并网光伏电站关口无功调节能力的分时段等值方法，为工程实际调控管理提供决策依据。在给定关口电压和光伏出力的条件下，考虑光伏电站内部静止无功发生器、光伏单元无功调节能力及其无功调节上下限要求，提出光伏电站关口无功最大调节范围的优化等值方法，确定光伏电站关口无功调节能力与其有功出力、关口电压的关系；同时，考虑关口电压和光伏出力波动的时段特性，通过相似日波动阈值的区域图时段融合策略，实现光伏电站关口无功调节能力的分时段等值。以实际光伏电站的仿真分析验证了所提方法的有效性。

​6月9日，在迎峰度夏负荷高峰到来前，陕西关中电网750千伏南山变电站内3组66千伏低压电容器、1组低压电抗器投运，关中南部负荷中心无功调节能力和电压运行安全裕度得到提升。

为了挖掘高比例分布式资源接入背景下配电网全方位多角度无功调控降损潜力，实现更为全面精细的无功优化技术降损目标，提出考虑多元可调节资源协调互动的多目标配电网无功优化降损方法。首先，针对高比例分布式资源接入背景下谐波对线损的影响，给出了考虑谐波损耗的配电网线损计算模型；其次，在此基础上分析多元可调节资源无功调节能力，建立了以日线损最低和静态电压稳定性最大为目标的配电网无功优化调度模型；然后，通过制定多元可调节负荷、分布式电源、储能、无功补偿设备等多元分布式资源协同无功优化策略，达到在综合考虑配电网静态电压稳定性要求下系统线损最小的目的；最后，通过多元分布式资源接入的IEEE 33节点进行系统仿真分析，结果表明通过多元可调节资源的充分互动能够有效提高系统电压稳定性，降低系统线损，实现配电网安全、经济运行。

本项目在南方电网公司及超高压输电公司重点科技项目的支持下，立足自主创新，基于鲁西背靠背异步联网工程前期面临的高电压大容量柔性直流换流阀及其控制系统设备研制、控制保护功能设计所面临的技术难题，结合并联混合直流异步联网工程新设备精细运维遇到的新问题，以及工程建成投产后在一二次设备运行维护过程中出现的问题，主要从大容量高电压柔直换流阀及阀控系统、并联混合直流控制保护系统和设备运行维护等三个方面开展技术研究。 本项目获得国家发明专利授权10 项，实用新型专利授权8 项。在核心期刊发表论文9 篇。在中国电力出版社出版专著“背靠背柔性直流输电运行维护”1 部。形成南方电网公司企业标准《柔性直流电压源换流器状态评价导则》1 份，这是国内第一个柔性直流输电工程设备状态评价标准。该项目提出的高压力均匀传递功率模块结构和精密自校正压装工艺、利用柔直无功调节优势参与常规直流无功调节的背靠背混合直流无功协调控制策略、新型快速故障检测方法以及新型换相失败预测控制策略，研制的基于压接式和塑封式大容量功率器件的柔性直流换流阀及控制保护装置、柔直换流阀多维度数据集成系统，建立的基于多元线性回归的电压源换流器状态评价体系，均已直接应用于鲁西背靠背异步联网工程、云贵互联工程、昆柳龙直流输电工程，运行效果良好，有效提升了鲁西背靠背直流工程运行可靠性，促进了我国高电压大容量柔性直流输电整体设计技术、装备制造业、试验技术的发展创新，提升了我国在柔性直流输电领域的技术水平。

本项目首创新能源场站虚拟大容量机组有功控制技术，充分考虑新能源发电单元的运行约束条件，将新能源场站有功功率统一管理，优化分配，从而很好的解决了新能源发电系统的有功功率控制问题。基于分层分布式架构下的新能源场站频率快速控制技术该创新点针对新能源发电设备数量多、控制方式复杂，导致的有功和电压指令分配到所有发电单元过程长，响应速度慢等问题，首次提出一种分层分布是构架下的频率快速控制技术，该技术将新能源场站等值为一台机组，并基于分层分布式构架快速调节场站内的有功输出，使新能源发电场站可参与电网一次调频。同时，该技术采用了利用风电机组旋转动能提高系统频率控制能力的新方法，增强了新能源高比例接入系统稳定运行的能力。本项日提出了新能源场站无功功率优化控制方法，通过对无功补偿设备和新能源发电单元的无功调节响应时间进行优先级排序，并根据排序对设备进行无功控制，可以实现对新能源场站并网点快速精确电压控制，保证新能源场站运行的可靠性和安全性。针对当前新能源发电场站对信息安全的管理执行力度不足，新能源发电场站端控制系统面临严重的信息安全风险，以及一次调频控制对实时性要求高的情况，本项目研究了面向工业控制系统的信息安全能力的提升方法。实际应用情况表明，本项目技术成熟，应用效果稳定，通过对新能源电站进行优化的发电运行控制，使新能源发电场站面向调度主站具备可观测性和更优的调控性，新能源电站主要并网技术指标达到或者接近常规电源水平，为提高新能源消纳，促进节能减排，促进环境可持续发展莫定了基础。