含facts与新能源电力体系潮流研究

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1、含FACTS与新能源电力体系潮流研究第一章绪论1.1研究背景与意义西电东送，南北互供，全国联网是我国电力发展的战略目标，一次能源的不均衡分布决定了我国电力系统发展的基本特点是大容量、远距离输电。我国能源资源的分布和经济的发展水平极不相称，煤炭、石油和天然气等能源资源多集中在山西、内蒙和新疆等中西部地区，丰富的水力资源多集中在云南、贵州和四川等西部省份，而用电负荷大的经济发达地区多为沿海地区。自2002年以来，国内供电形势紧张，有很大的电量缺口。特别是进入2004年以后，拉闸限电的局面出现在全国多达24个省区，供

2、电形势更加严峻[1]。除了供电形势严峻外，以煤炭为主要燃料的火力发电对环境污染严重，而且煤炭等能源资源是不可再生能源，直接威胁到社会、经济的可持续发展，急需大力发展可再生能源发电。社会的不断发展和科技的快速进步都日益增大了人们对电力的需求，使我国的用电负荷与用电量都急剧增长，许多发达地区都出现不同程度的缺电现象。我国传统的能源结构过于单一，对煤炭等不可再生能源的依赖性强，对环境的污染严重，使我国社会经济的可持续发展在很大程度上受到了阻碍。与此同时，全球范围内的能源、电力危机与大面积停电事故的发生也都一定程度上暴

3、露了大电网集中供电的不足之处。在能源资源紧缺和环境污染严重等问题日益严峻的形势下，我国不断地扩大在风电、太阳能等再生能源发电方面的投入，颁布了一些政策推动分布式发电的应用，促进节能减排和可再生能源的发展。由于分布式能源具有发电方式灵活、供电可靠性高以及环境友好、投资小等优点，使其日益成为电力同行研究的热点。未来电力系统发展的趋势将是分布式发电与集中发电相结合[2]。1.2研究现状UPFC是功能特性最好的FACTS元件，也是目前通用性最好的柔性交流输电设备，综合了FACTS元件的多种灵活控制方式，是兼有静止同步补

4、偿器（STAT）、串联补偿（SSSC）和晶闸管控制的移相器（TCPST）及其综合功能的通用控制器，因此对UPFC的通用研究可简化应用于其它FACTS元件中。文献[6]分析比较了FACTS元件在不同潮流控制模式下各种潮流计算方法，同时还指出了这些方法的优缺点。文献[7]将UPFC对系统的影响变换到潮流计算方程中，修正相应的潮流方程，将UPFC输出端的电压和相角作为新增状态变量，对全部非线性方程组统一联立求解，但该模型存在一定的局限性，只能用于控制UPFC安装线路的有功潮流和一端节点电压的这种控制模式。文献[8]提

5、出一种计算含多个UPFC电力系统的潮流计算方法，该方法不需要对传统潮流计算程序作修改，根据UPFC的控制目标，将UPFC的两端解偶为PQ节点和PV节点，潮流收敛后，再根据潮流计算结果分别计算各UPFC的内部状态变量，此模型仅适用于UPFC安装线路的有功无功潮流和一端节点电压幅值都同时被控制的情况。第二章FACTS、VSC-HVDC与分布式能源的概述2.1FACTS概述FACTS综合运用了电力电子技术、现代控制技术和现代通讯技术等先进技术，利用了大功率、高性能电力电子器件的快速响应能力，能够快速灵活地对交流输电系

6、统进行调节控制。使原来基本不可控的电力系统得以全面控制，提高了系统传输功率能力、改善电压质量，大大提高电力系统的灵活性和稳定性，增强其抗御事故的能力。归纳起来，FACTS技术的应用具有以下作用与优点[1]：能较大范围地控制系统潮流，优化输电网络的运行条件，降低网损，提高系统的电压稳定性，以及全系统运行的经济性和安全性；使线路的功率传输能力大大提高，甚至可以增大到接近导线的热极限，还能安全运行而不过载；由于区域之间的功率传输更灵活，备用发电机组容量可大大减少；限制电网或设备故障的影响，以防止线路的串级跳闸，避免事

7、故的进一步扩大，并且加快了事故后的恢复速度，提高了系统的动态响应速度和运行可靠性，以及减少停电带来的损失；阻尼消除电力系统振荡，特别是以往一直难以解决的次同步谐振问题。FACTS技术的迅速发展，可大大激发现有电网的潜在输电能力。在未来的电力系统发展中，FACTS将具有广泛而良好的应用前景。2.2柔性直流输电系统概述2.2.1VSC-HVDC的基本概念第一代直流输电技术的诞生以1954年瑞典本土至哥特兰岛的20McGill大学的Boon-Teck-Ooi等人于1990年首次提出了基于VSC的直流输电概念，国际权威

8、学术组织国际大电网会议（CIGRE）和美国电气与电子工程师学会（IEEE）于1997年将其正式命名为VSC-HVDC，即电压源换流器型高压直流输电。2006年5月，由中国电科院组织召开的轻型直流输电系统关键技术研究框架研讨会上，与会的国内外专家一致建议国内将基于VSC技术的直流输电统一命名为柔性直流输电[4]。两端VSC-HVDC结构示意图如图2-9所示，柔直系统两端的整流侧和逆变侧的