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电力系统有哪些部分构成?如何保证电力系统暂态稳定性?


电力系统是现代生活中最重要的基础设施之一。如果电力系统缺乏或电力系统性能太差,将严重影响基本生活。为了提高大家对电力系统的认识,本文将探讨如何保证电力系统的稳定性,并介绍新能源电力系统的特点。若你们对电力系统感兴趣,不妨继续读下去。

一、电力系统稳定性

(一) 电力系统稳定控制

在正常运行期间,电力系统在不发生异步运行、频率崩溃和电压崩溃的情况下承受干扰的能力。这种抗干扰能力是电力系统正常运行所必需的。从狭义的角度来看,电力系统的稳定性仅仅意味着不发生异步运行。无论电力系统中连接了多少台发电机,联网区域有多大(跨省、跨省、跨国),都要求所有交流同步发电机在受到干扰时保持同步运行。广义上讲,电力系统稳定性研究的范围还包括电力系统稳定性破坏后,电力系统进入异步运行状态,然后,在一定条件下,重新同步成功,并恢复同步操作的整个过程。电力系统的这种能力称为综合稳定性。为了促进现代数学方法和计算工具在电力系统计算和分析中的应用,并在实际运行中更准确地检测电力系统的稳定运行水平,采取措施提高稳定性。电力系统稳定分为三类:静态稳定、暂态稳定和动态稳定。

(二) 提高暂态稳定的措施

①用快速保护和快速断路器把故障切除时间减少到0.1~0.15秒之内;

②将故障限制在故障区段内;

③用自动重合闸尽快恢复网络结构;

④自动切除水轮发电机组和快速关上汽轮机的汽门,以减少加速能量;

⑤采用线路故障联动切机或切除其他线路,以防止连锁反应而扩大事故;

⑥采用电气制动和控制补偿设备;

⑦控制负荷功率(如炼铝厂),切除部分负荷,以及控制直流线路的功率等。

①采用快速保护和快速断路器,将故障排除时间缩短至0.1~0.15秒;

②将故障限制在故障区段;

用自动重合闸尽快恢复网络结构;

④自动切断水轮发电机组,快速关闭汽轮机汽阀,降低加速能量;

⑤采用线路故障联动切断机或切断其他线路,防止连锁反应扩大事故;

⑥采用电制动和控制补偿设备;

⑦控制负荷电源(如炼铝厂),切断部分负荷,控制直流线路电源等。

(三) 提高动态稳定的措施

① 对于网络结构不合理的系统,应增加线路回路数量,并将发电机接入高压主网,以加强系统连接;

② 当网络结构确定时,应合理配置电力系统稳定器,以改善大型发电机快速励磁调节系统的参数和特性;

③ 控制直流线路的功率,提高交流线路并联运行的动态稳定性。

二、新能源电力系统特征

传统电力系统以煤炭、石油、天然气、水电等传统能源为一次能源。由于其可存储特性和稳定可靠的发电技术,电力系统的供电侧是可控和可调的。

随着可再生能源发电的大规模接入,风能、太阳能等可再生能源作为一次能源具有非储存性和波动性的特点,使得风能等可再生能源的发电量具有很大的不确定性,减少了电力系统供电侧的调节,电力系统呈现出较强的供需随机性。新能源电力系统是通过电力系统结构和运行方式的根本改变,使电力系统更能承受供需双方不确定性的影响,从而确保可再生能源的安全高效利用。

新能源电力系统的主要特征有两点:

一是可再生能源利用比例高。可再生能源电力的高渗透性是新能源电力系统的一个重要特征。由于风能、太阳能等可再生能源的能量密度较低,以及中国可再生能源资源主要集中在“三北”地区的分布格局,未来,我国新能源电力系统应该是集中和分布式可再生能源发电、远距离大电网输电和区域微电网本地消费相结合,以确保系统能够最大限度地利用可再生能源电力。

第二,横向多能源互补对供电侧和纵向源网负荷存储系统的协调与互动。安全高效地利用可再生能源是新能源电力系统的重要目标。在供应方面,一方面利用可再生能源发电的精确预测技术、新的可再生能源发电设备和控制技术,最大化可再生能源(如风力发电)的可调节和可控发电输出;另一方面,在可再生能源与传统水火电和抽水蓄能电站之间,不同可再生能源之间以及集中式和分布式可再生能源之间的协调控制,实现了多种能源的电力互补,使整体供应侧呈现稳定的输出特性,减少可再生能源发电的产量波动对系统的影响。在输变电环节,新电网结构的建设和应用,先进的输变电方式,,控制与安全防御系统和储能设施使电网有足够的可再生能源接受能力,最大限度地避免物理通道对电力资源优化配置的影响。在需求方面,一方面,通过AMI和先进的通信系统,用户可以实时掌握自己的用电量和不同层次的系统运行情况,并根据价格响应信号调整自己的用电量行为;另一方面,通过先进的控制技术,可以准确地测量和控制用户的终端设备,最大限度地利用需求侧“暗能量存储”的潜力。


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