仇晨光, 張振華, 李藍(lán)青 , 李彥柳, 周霞, 馬道廣

(1. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司,南京市 210008;2.南京郵電大學(xué)碳中和先進(jìn)技術(shù)研究院,南京市 210023)

0 引 言

以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)得到廣泛發(fā)展,大規(guī)模新能源呈現(xiàn)高比例并網(wǎng)的發(fā)展趨勢。但高滲透率新能源并入電網(wǎng)場景下發(fā)生的電壓崩潰事故將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1],大規(guī)模新能源接入會(huì)對電網(wǎng)靜態(tài)電壓產(chǎn)生影響,因此解決大規(guī)模新能源發(fā)電時(shí)的電壓穩(wěn)定問題是當(dāng)前研究人員重點(diǎn)關(guān)注的問題,其中靜態(tài)電壓穩(wěn)定問題尤為顯著[2-3]。

針對解決大規(guī)模新能源并入電網(wǎng)后的靜態(tài)電壓穩(wěn)定問題,目前已有較多的文獻(xiàn)利用分析靜態(tài)電壓穩(wěn)定特征的方式量化系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性,同時(shí)提出提升靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的策略。傳統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定特征分析是以潮流計(jì)算為基礎(chǔ),通過尋找靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn),計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度,常用的有連續(xù)潮流法[4-7]、崩潰節(jié)點(diǎn)法[8-9]和非線性規(guī)劃法[10-11]。文獻(xiàn)[12-13]基于節(jié)點(diǎn)電壓曲線、無功功率變化曲線,將系統(tǒng)臨界穩(wěn)定運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)電壓變化值和無功功率變化值加權(quán)和作為綜合電壓穩(wěn)定指標(biāo),評估內(nèi)部負(fù)荷變化時(shí)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[14-15]根據(jù)輸電線路上功率與線路首尾節(jié)點(diǎn)電壓之間的關(guān)系,利用潮流計(jì)算方程根的判別式提出靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)。文獻(xiàn)[16-17]按照簡化系統(tǒng)思路和分析配電網(wǎng)的單條線路模型,在潮流計(jì)算的基礎(chǔ)上,針對配電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題提出靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)?，F(xiàn)有的靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)大多是基于單一固定的模型進(jìn)行設(shè)計(jì),忽略了負(fù)荷波動(dòng)、新能源發(fā)電不確定性等因素,難以充分反映當(dāng)電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后整體的運(yùn)行狀態(tài),限制了靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)的通用性。

伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,柔性交流輸電技術(shù)(flexible AC transmission system, FACTS)在調(diào)節(jié)線路潮流、改善靜態(tài)電壓穩(wěn)定性方面的研究更加深入[18-19],文獻(xiàn)[20]分析了高比例光伏并入電網(wǎng)對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響,并提出通過對新能源電網(wǎng)配置FACTS裝置的策略改善薄弱線路的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[21-23]通過安裝可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置(thyristor controlled series compensation ,TCSC)和靜止同步補(bǔ)償器(static synchronous compensator,STATCOM)裝置在電壓薄弱節(jié)點(diǎn)處,調(diào)節(jié)線路潮流從而提升系統(tǒng)整體靜態(tài)電壓穩(wěn)定性[24-25]。上述文獻(xiàn)鮮有將FACTS裝置與電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方程結(jié)合提出新的電壓穩(wěn)定指標(biāo),并且未考慮新能源電網(wǎng)配置FACTS裝置后對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行性能的提升。分布式靜態(tài)串聯(lián)補(bǔ)償器(distributed static series compensator, DSSC)作為目前先進(jìn)的柔性交流輸電裝置之一[26-28],為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了一種電壓支撐和功率調(diào)節(jié)的方法,DSSC可通過調(diào)節(jié)線路潮流的方式有效緩解高比例新能源并網(wǎng)后對系統(tǒng)安全所帶來的危害[29-30]。

針對上述問題,本文探討了DSSC對高滲透率新能源電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定特征的影響,從系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性方面評估DSSC發(fā)揮的控制潮流效能。為分析配置DSSC的潮流控制對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的提升效果,本文首先通過等值功率注入法建立含DSSC裝置的等效模型,得到考慮DSSC的潮流計(jì)算方程;其次,針對新能源并入電網(wǎng)后所帶來的安全穩(wěn)定性問題,基于潮流計(jì)算方程提出系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo),分析不同容量新能源并入電網(wǎng)后配置DSSC對當(dāng)前電力系統(tǒng)薄弱節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響;最后通過IEEE 30節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證分析DSSC的潮流控制對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響。

1 DSSC結(jié)構(gòu)及模型

1.1 DSSC原理及結(jié)構(gòu)

DSSC是一種用于潮流控制的分布式柔性交流輸電技術(shù)(distributed flexible AC transmission system, D-FACTS)單相設(shè)備,省去設(shè)備間的絕緣設(shè)計(jì)直接耦合于輸電線路上,容量一般為0～10 kVA。DSSC是包含單匝變壓器、復(fù)合開關(guān)(指反并聯(lián)晶閘管或雙向晶閘管和常閉機(jī)械開關(guān)的組合)、濾波器、單相電壓源逆變器、直流電容、控制保護(hù)模塊,通信模塊的新型電力電子裝置,DSSC結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示。通過將多個(gè)小容量、單相逆變器直接與輸電導(dǎo)線相連,主動(dòng)調(diào)節(jié)傳輸線路阻抗值,從而實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)有功潮流的控制。

DSSC的基本原理為當(dāng)傳輸線路無電流通過或者電流相對較小時(shí),復(fù)合開關(guān)處于閉合狀態(tài)。在傳輸線路電流較大時(shí), DSSC可通過控制電路保持設(shè)備較低的工作電流,以此確保單相電壓源逆變器的安全。當(dāng)傳輸線電流達(dá)到相應(yīng)值后,DSSC通過單相電壓源逆變器向電網(wǎng)注入一個(gè)連續(xù)且可控的電壓,從而改變阻抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)線路潮流。此電壓包含兩個(gè)分量,一個(gè)分量用于正交線路電流,形成注入電壓線路所需的阻抗值,使等效阻抗呈現(xiàn)電感、電容等特性,從而調(diào)節(jié)線路輸送的有功和無功功率潮流,實(shí)現(xiàn)阻尼功率振蕩、提高暫態(tài)穩(wěn)定性等控制目標(biāo);另一分量與線路電流同相,用于實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償逆變器的功率損耗和維持逆變器直流電壓穩(wěn)定。同時(shí)逆變器對于系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行無功補(bǔ)償,減少系統(tǒng)內(nèi)潮流阻塞的線路潮流,降低一些發(fā)電機(jī)出力或進(jìn)行切機(jī)處理,減少系統(tǒng)故障率,以此來提高系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。DSSC的等效電路圖如圖2所示,其中US為系統(tǒng)等效電源;XDSSC為單匝變壓器等效漏抗;UDSSC為逆變器輸出電壓;ILine為系統(tǒng)電流;UL為負(fù)載側(cè)電壓。SL=PL+jQL為負(fù)載功率;PL、QL為負(fù)荷的有功功率及無功功率。

圖2 DSSC等效電路圖Fig.2 DSSC equivalent circuit diagram

1.2 DSSC等效電路

DSSC耦合于輸電線路上,線路中流過的有功功率P可以表示為:

(1)

式中:V1和V2分別為線路首末端的電壓幅值;X為輸電線路的電抗;δ為線路首末端之間的相角差。

DSSC配置到系統(tǒng)相應(yīng)線路后,相當(dāng)于注入一個(gè)與線路電流垂直的電壓。因此,線路中流過的有功功率P′可以表示為:

(2)

式中:VDSSC為 DSSC 注入線路的電壓。

考慮到線路兩端電壓接近1.0 pu,并且線路兩端的相角差較小,有sinδ≈δ,cos(δ/2)≈1,DSSC的直流有功潮流P″可以表示為:

(3)

可以看出:DSSC 注入電壓的相位影響線路潮流的變化,通過增減注入電壓的大小來調(diào)整各個(gè)輸電線路潮流分布差異。

2 考慮新能源接入的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析

2.1 新能源發(fā)電機(jī)組等效模型

本文以風(fēng)電機(jī)組為例,并入電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型如圖3所示。圖3中X′SG為傳統(tǒng)同步機(jī)組等值阻抗;X′W為風(fēng)電機(jī)組等值阻抗;XS為輸電線路阻抗;U為并網(wǎng)后電網(wǎng)母線電壓。

圖3 風(fēng)電并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型Fig.3 Mathematical model of wind power grid connection

(4)

式中:XSG為系統(tǒng)中僅有傳統(tǒng)機(jī)組并網(wǎng)時(shí)的等值阻抗;η為當(dāng)前系統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組滲透率,定義為風(fēng)電出力/總出力;λ為當(dāng)前風(fēng)電發(fā)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組的阻抗比值。

2.2 新能源接入系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定機(jī)理

圖4 新能源接入電網(wǎng)的簡化圖Fig.4 Simplified diagram of new energy access to power grid

(5)

新能源并網(wǎng)點(diǎn)向電網(wǎng)發(fā)出功率后可得:

(6)

(7)

式中:θ為相位角;結(jié)合式 (6)與式 (7)化簡后可得:

(8)

(9)

(10)

忽略傳輸電阻RS,可得:

(11)

由式(11)可知:新能源并入電網(wǎng)功率與接入電網(wǎng)的電壓之間為負(fù)相關(guān),隨著新能源功率的增加,電網(wǎng)有功功率與節(jié)點(diǎn)電壓相關(guān)聯(lián)的靈敏度逐漸增大,系統(tǒng)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性明顯降低。

3 含DSSC的系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定評估

3.1 計(jì)及DSSC的潮流計(jì)算方法

對于任何復(fù)雜的電力系統(tǒng),其系統(tǒng)都可以簡化為共包含n個(gè)節(jié)點(diǎn),(m-1)個(gè)PQ節(jié)點(diǎn),(n-m)個(gè)PV節(jié)點(diǎn),以及一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn),則潮流平衡方程可以表示為:

(12)

式中:ΔPi是系統(tǒng)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)有功注入功率量;ΔQi是系統(tǒng)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)無功注入功率量;Ui是系統(tǒng)第i個(gè)PV節(jié)點(diǎn)電壓值;Gij、Bij是i-j支路導(dǎo)納的實(shí)部和虛部;Pi為系統(tǒng)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)初始有功功率;Qi為系統(tǒng)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)初始無功功率;Uj為系統(tǒng)第j個(gè)PV節(jié)點(diǎn)電壓值;θij為i-j支路的相位角差值。

簡化后的潮流平衡方程為:

(13)

式中:ΔP為系統(tǒng)有功注入功率量;ΔQ為系統(tǒng)無功注入功率量;H、N、J、L為雅可比矩陣的轉(zhuǎn)置向量;Δθ為節(jié)點(diǎn)電壓的相角差;ΔU為節(jié)點(diǎn)電壓差。

將DSSC配置在線路i-j的節(jié)點(diǎn)i側(cè),并且對配置DSSC所在線路兩端的潮流方程進(jìn)行修改,其他節(jié)點(diǎn)潮流方程保持不變。修改后的潮流方程為:

(14)

式中:Pi(ini)、Qi(ini)、Pj(ini)、Qj(ini)分別是DSSC注入系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i、j的有功和無功功率。

裝有DSSC的線路傳輸功率為:

(15)

式中:UD為配置DSSC線路的節(jié)點(diǎn)電壓;δD為配置DSSC線路的相角;g、b為支路導(dǎo)納的實(shí)部和虛部;bc為配置DSSC線路導(dǎo)納的實(shí)部。

本文側(cè)重于評估DSSC接入后對新能源并網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響,因此采用DSSC恒定容量控制模式:

HD-Href=0

(16)

式中:HD為當(dāng)前線路所配置DSSC的容量實(shí)際值;Href為當(dāng)前線路所配置DSSC的容量給定值。DSSC的逆變電壓可由容量參考值Href與串聯(lián)線路電流額定值Imax表示:

(17)

式中:Umax為DSSC接入線路的最大逆變電壓。電網(wǎng)中各線路電流額定值Imax均已知,因此本文可將控制目標(biāo)修改為:

UD-Umax=0

(18)

因此,系統(tǒng)每接入一套 DSSC都將增加兩個(gè)控制變量UD和δD,同時(shí)增加內(nèi)部運(yùn)行約束式 (15)和控制目標(biāo)式 (18)。

3.2 系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)

新能源并入電網(wǎng)后改變系統(tǒng)潮流,從而會(huì)影響系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定。新能源潮流分布會(huì)影響到靜態(tài)電壓穩(wěn)定性,從而影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖5 輸電網(wǎng)簡化模型圖Fig.5 A simplified model diagram of the transmission network

從而可得相應(yīng)電壓方程:

(19)

(20)

進(jìn)一步計(jì)算可得:

(21)

DSSC裝置通過調(diào)節(jié)線路潮流的方式改善系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。線路末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j電壓穩(wěn)定值可表示為:

LVSI=min(dvc1,dvc2,…,dvcN)

(22)

式中:LVSI為線路末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定值;dvcj為節(jié)點(diǎn)j電壓穩(wěn)定裕度;N是系統(tǒng)中以j為節(jié)點(diǎn)末端的支路總數(shù)。電網(wǎng)整體電壓穩(wěn)定性的強(qiáng)弱與節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定裕度成正比,以節(jié)點(diǎn)為末端的支路穩(wěn)定裕度為0,即支路電壓穩(wěn)定性處于臨界狀態(tài),越過臨界運(yùn)行狀態(tài)將會(huì)在此節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)電壓崩潰的現(xiàn)象,同時(shí)丟失輸電線路原本的平衡節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)在不同運(yùn)行狀態(tài)下的最小節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定裕度被定義為系統(tǒng)最薄弱節(jié)點(diǎn),此節(jié)點(diǎn)安全裕度能夠反映系統(tǒng)整體的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性,即:

μVSI=min(LVS1,LVS2,…,LVSk)

(23)

式中:μVSI為系統(tǒng)整體的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性;k是系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。本文采用的薄弱節(jié)點(diǎn)是在負(fù)荷的增長過程中系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓崩潰概率最大的節(jié)點(diǎn)。

4 算例分析

4.1 新能源滲透率對靜態(tài)電壓穩(wěn)定值的影響

本文在IEEE 30 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接入風(fēng)電、光伏新能源,采用MATLAB仿真驗(yàn)證本文所提指標(biāo)的正確性和合理性,如圖6所示。

圖6 新能源接入的IEEE 30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)Fig.6 IEEE 30-node system for new energy access

此外,本文使用的IEEE 30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)假設(shè)如下:關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的有功和無功負(fù)荷以恒定功率因數(shù)的模式增長,發(fā)電機(jī)和新能源以初始基準(zhǔn)值等比例承擔(dān)負(fù)荷增長;新能源發(fā)電機(jī)組逐漸替代發(fā)電機(jī)電源,研究新能源不同接入點(diǎn)對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響以及接入DSSC對靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響。

圖7為本文所使用的IEEE 30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)在初始狀態(tài)下各節(jié)點(diǎn)的值。由圖可知,節(jié)點(diǎn)19在初始運(yùn)行狀態(tài)下的值為0.331 5 pu,可認(rèn)為此系統(tǒng)該節(jié)點(diǎn)電壓安全穩(wěn)定裕度最小,在整個(gè)系統(tǒng)中處于最薄弱位置。伴隨著新能源并入電網(wǎng)的負(fù)荷逐步增加,該節(jié)點(diǎn)發(fā)生電壓崩潰的概率最大,危及整體電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖7 初始狀態(tài)下各節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定值Fig.7 Static voltage stability value of each node in initial state

圖8是新能源滲透率增長過程中不同節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定值,系統(tǒng)接入新能源后影響整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性,其中新能源節(jié)點(diǎn)19處的μVSI值下降了0.075,節(jié)點(diǎn)15處的μVSI值下降了0.058 8,這表明距離新能源負(fù)荷節(jié)點(diǎn)越近電壓下降速率越快。

圖8 新能源滲透率增長過程中薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定值Fig.8 Static voltage stability of weak nodes in the process of new energy penetration growth

4.2 DSSC相較于SSSC的效果對比

DSSC作為分布式柔性交流輸電裝置的一個(gè)代表性設(shè)備,與靜態(tài)同步串聯(lián)補(bǔ)償器(static synchronous series compensater, SSSC)為代表的大容量FACTS設(shè)備以及傳統(tǒng)FACTS設(shè)備相比在結(jié)構(gòu)方面更加簡潔,更適合大規(guī)模安裝解決電網(wǎng)整體潮流問題。圖9是系統(tǒng)配置FACTS設(shè)備對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性提升效果對比,其中包括DSSC、傳統(tǒng)FACTS和SSSC 等設(shè)備對靜態(tài)電壓改善的效果。分析可知:伴隨著新能源滲透率的增加,系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性呈下降趨勢。相比于無FACTS裝置的系統(tǒng)來說,當(dāng)系統(tǒng)加入DSSC 裝置后平均靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)提升0.152 5,系統(tǒng)加入傳統(tǒng)FACTS設(shè)備后平均靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)提升0.120 1,系統(tǒng)加入SSSC 裝置后平均靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)提升0.102 3,結(jié)果表明DSSC在改善系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性方面更具優(yōu)勢。系統(tǒng)薄弱節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性受到線路容量極限的限制,潮流過大會(huì)造成線路過載,DSSC靈活分布的特性可以有效解決多條線路潮流過載的問題,進(jìn)一步提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

圖9 配置FACTS設(shè)備對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性提升效果Fig.9 Improving the static voltage stability of the system by configuring FACTS equipment

4.3 DSSC安裝位置和容量的影響

由圖8可得系統(tǒng)薄弱節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)19,本文以節(jié)點(diǎn)19處接入DSSC的方案為基礎(chǔ),研究分析在不同薄弱節(jié)點(diǎn)處以及不同位置安裝DSSC后系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定結(jié)果,表1為不同配置地點(diǎn)的結(jié)果對比。

表1 不同位置下安裝DSSC對薄弱節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)的提升Table 1 Improvement of static voltage stability index of weak nodes by installing DSSC in different positions

分析表1中系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)結(jié)果可得:無論是否接入新能源,DSSC均能提升電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。將容量為70 MVA的DSSC配置在節(jié)點(diǎn)19處后,經(jīng)分析可得線路16-19阻塞處潮流減小,且由線路16-19 組成的送端斷面功率逐漸減小,系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)值相應(yīng)提升。當(dāng)系統(tǒng)在最薄弱節(jié)點(diǎn)19處安裝DSSC對整體電壓穩(wěn)定性的改善更加明顯,μVSI值提升了0.111 3。DSSC安裝在薄弱節(jié)點(diǎn)15處μVSI值提升了0.049 9,結(jié)果表明DSSC對潮流的控制能力與接入薄弱節(jié)點(diǎn)位置的距離成正相關(guān),距離薄弱節(jié)點(diǎn)越近DSSC裝置調(diào)節(jié)支路潮流的能力越強(qiáng),同時(shí)可增強(qiáng)新能源電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

表2為安裝不同容量DSSC薄弱節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的變化情況。由表2分析可以得出:隨著配置在系統(tǒng)薄弱節(jié)點(diǎn)處單個(gè)DSSC設(shè)備容量的增加,由系統(tǒng)重載線路16-19組成的送端斷面功率逐漸減小,靜態(tài)電壓穩(wěn)定值μVSI逐漸提升。當(dāng)DSSC的安裝容量達(dá)到11.55 MVA時(shí),相比于不安裝DSSC時(shí)靜態(tài)電壓穩(wěn)定值μVSI提升了0.120 6。系統(tǒng)在薄弱節(jié)點(diǎn)處增大接入的DSSC設(shè)備容量,將會(huì)提升阻塞支路潮流控制能力,DSSC利用等效功率注入法將阻塞線路處潮流轉(zhuǎn)移至其余相對空閑輸電通道,優(yōu)化整體潮流分布從而提升電網(wǎng)整體的安全穩(wěn)定性。

表2 安裝不同容量DSSC薄弱節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的變化Table 2 The change of static voltage stability of DSSC weak nodes with different capacities

5 結(jié) 論

本文分析了DSSC對高滲透率新能源電網(wǎng)系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響,從提高系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性方面評估DSSC發(fā)揮的控制潮流效能。將DSSC應(yīng)用于改善新能源電網(wǎng)下的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性,提出基于DSSC等效功率注入模型的潮流計(jì)算方程,并基于潮流計(jì)算方程提出反映系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的效能評估指標(biāo),計(jì)算分析接入不同容量新能源并網(wǎng)后對系統(tǒng)靜態(tài)電壓的影響以及DSSC對改善新能源并網(wǎng)靜態(tài)電壓安全穩(wěn)定性的影響,結(jié)論如下:

1)高滲透率新能源并入電網(wǎng)后系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性下降,DSSC通過注入功率的方式調(diào)節(jié)薄弱節(jié)點(diǎn)電壓,有效提升新能源電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。

2)相較于應(yīng)用SSSC改善系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性,在實(shí)際電網(wǎng)復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境下安裝DSSC更具適應(yīng)性,能夠更好提升新能源并網(wǎng)后系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

3)DSSC對潮流的控制能力與接入薄弱節(jié)點(diǎn)位置的距離成正相關(guān),距離薄弱節(jié)點(diǎn)越近DSSC裝置調(diào)節(jié)支路潮流的能力越強(qiáng),同時(shí)安裝DSSC在薄弱節(jié)點(diǎn)處可有效降低擴(kuò)建輸電設(shè)備的投資,提升新能源并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。