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可思量采用直流调造提高互联电网频次不变性
来源:本站原创    发布时间:2019-09-05

  1)黑启动前Torrens Island变电坐内的66 kV开关坐的断器3,4,5断开;断器1,2,6,7,8

  2)小型发电机自启动成功,即通过断器2为Torrens Island变电坐单侧母线合闸,为另一侧母线全数合闸后,毗连大型发电机和厂用电的断器6跳开。跳开信号来自觉电机、变压器及厂用变压器的励磁尖峰涌流。

  黑启动是电网停电变乱后电力恢复的主要办法,而中国正在模仿实正在下进行过的黑启动尝试很少。因而需实施愈加切近实和的黑启动尝试查核机制,强制处所电网严酷模仿现实环境进行黑启动试验,避免南澳电网呈现的正在现实黑启动过程中未按预案步调进行操做的环境发生。应出力提拔中国现有电网黑启动预案的时效性、落实黑启动尝试的常态化、维持参取黑启动预案电厂的设备办理及运维的长效性。

  正在高度市场化的南澳电网,近年来呈现风电场架空热电机组的趋向。AEM()发电机需投标以满脚及时负荷需求,出清后残剩的发电机组,因而投标价钱越低的发电厂中标机率越大仁13〕,电力现货价钱越低风电占比越大。极端环境如2014年12月 29日13:20时辰,南澳电网风电发电量满脚其时负荷。

  电力市场下低出价风电侵犯超出跨越价燃气机组发电空间、大规模安拆光伏自觉电系统导致用电负荷削减、天然气市场波动及输送管道地缘款式晦气等要素导致南澳电网燃煤机组及燃气机组大量退出运转。截至2017年,约1505 MW火电及燃气机组退出运转。

  2016年9月28日,台风和暴雨等极端气候袭击了新能源发电占比高达48.36%的南部地域电网,最终导致50 h后恢复供电的全南州大停电。这是世界上第一次由极端气候诱发新能源大规模脱网导致的局部电网大停电事务。文中从变乱前电源比例、变乱演变挨次、变乱后黑启动运转阐述“9 28”变乱全过程。沉点从灾祸预警正在线计较辅帮决策系统、系统动弹惯量、低电压穿越要求、低频减载、黑启动预案等度会商该事务对中国电网平安运转的

  2016年9月28日极端气候共形成6次线 kV Northfield至Harrow线 kV Brinkworth至TemptersWest线 kV Davenport至Belalie线单相接地,I S后沉合闸成功。

  4)16;18;08,275 kV Davenport至Belalie线单相接地,沉合闸失败。2条275 kV线 kV Davenport至Mt Lock线 kV Davenport至Mt Lock线单相接地后沉合闸失败,导致线 kV线退出运转。

  跟着燃煤燃气机组数量削减,南澳电网的系统动弹惯量逐年削减。表1对比了汗青上南澳电网发生过的因为发电机脱网形成Heywood联络线”变乱当日南澳系统惯量呈现汗青最低,频次震动时间最短、切机容量最大。

  同时,开辟储能电池、抽蓄电坐、储能型风电场};o等新型黑启动电源,通过手艺取经济手段激励具备黑启动能力的发电厂积极参取黑启动辅帮办事,成立一种停电环境下无法无效进行黑启动的机组必需过后弥补有能力当即进行黑启动的机组的经济罚机制,构成一方有难八方援助的黑启动联动系统。

  南澳所有风电机组节制法式中都预设了120 s内最多的低电压穿越次数,若是现实电压跌落跨越了次数,则从动切机、遏制运转或减出力。由附录A表A1可见,9 28”变乱当天6次电压跌落环境下,风机软件内预设穿越次数5至9次的14个风场中的Canunda,Lake Bonney1,2,3和Waterloo 5个风电场仅进行了减负荷运转。其余9个风场风机因为预设穿越次数少于等于5次,均发生了脱网或减出力后脱网.习。

  因为国内天然气需求偏低,大型液化天然气出产厂家和处所天然气厂家合作用户。2015年,维多利亚州可绕过南澳首府阿德雷德,通过SEA-Moomba管道从北部昆士‑_州间接采办天然气。间接导致了南澳燃气发电坐Pelican Point部门机组2015年退出运转.

  近年界范畴内发生了数起大停电,但雷同南澳电网这种因为极端气候和新能源大规模脱网激发的停电变乱没有先例。从印度电网“7 30”停电变乱缘由及对中国,取功率一负荷不均衡的印度电网分歧,南澳电网电源相对敷裕负荷较轻。频次变化速度过快导致土耳其电网低频减载失效,取南澳低频特征不异,但土耳其电网次要电源为水电和火电,动弹惯量充脚;南澳电网为新能源及燃气机组,动弹惯量较小。从极端气候、联络线跳闸等方面描述巴西电网“11 10”停电缘由,并提出黑启动练习训练的主要性。取巴西雷同,南澳也历经了暴风雨极端气候、联络线跳闸、第三道防地办法不脚等停电过程。但取巴西电网停电4h后恢复供电比拟,南澳停电50 h后恢复供电的过程愈加,事前黑启动尝试成功取过后黑启动失败的强烈反差更值得中国研究和自创。

  2016年9月28日16 : 37 , AEM()要求1号黑启动方案机组Quarantine发电坐(QPS)供给黑启动办事。QPS随即启动坐内小型发电机,将断器合闸并启动QPS 5号机组时,断器跳开,跳开信号来自觉电机变压器及厂用变压器的尖峰涌流。持续5次合闸测验考试未能将断器合闸,导致断器电池电量耗尽,人工现场确认线号黑启动预案初度启动失败.习。

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  9 28”大停电发生前4个月,即2016年5月21日,进行过一次黑启动尝试并获得成功。尝试准绳为软起动的零起升压:即之前断器3,4,5曾经合闸,小型发电机正在自启动前曾经取大型发电机毗连,电流逐级上升,避免了发电机发生自励磁和过电压,断器并未呈现跳闸环境。笔者猜测黑启动尝试方案取实施方案之间误差的发生缘由正在于时间仓皇使QPS来不及预备,未按预案体例实施。

  南澳也是光伏发电占比最高的地域。截至2014年南澳有565 MW光伏拆机容量,占全国光伏拆机容量1500,发电量704 GW h,占全国光伏发电量1800。小我及工贸易用户大量安拆的屋顶光伏降低了夏日白日高峰负荷,导致2015年多次呈现5 min内光伏发电满脚南澳100%负荷需求的环境,加剧了南澳用电负荷下降趋向。

  按照各省级电网大比例新能源接人后保障电网平安不变运转的要求,制定取其相适的最低动弹惯量占比尺度。同时正在将来的电力市场竞价上彀环节新能源并网惹起的超低电价,避免取南澳雷同的大范畴同步机组被裁减退市的现象发生。

  中国电网正在特高压化、新能源化、电力市场化等新形势的历程中需完美目前的电网平安不变全体计谋,提拔灾祸预警正在线计较辅帮决策程度,保障系统动弹惯量,正在手艺上提高系统抗扰动能力,注沉黑启动尝试,将来激励更多具备黑启动能力的机组参取黑启动辅帮服。

  附录A图A2为Davenport至()lympic Dam275 kV线Davenport侧不雅测到的9月28日16:16:40至16:18:20期间6次电压跌落的电压曲线,红色、绿色、蓝色别离代表A,B,C三相电压。由图A2可见,由5次线次电压跌落深度逐次递增,最初一次跌落导致电压频频振荡最终归零。16:18:15,即第6次跌削发生霎时约445 M W风机脱网。前5次跌落并未诱发风电场大规模脱网,6次电压跌落期间风机累计脱网约505 MWoHeywood联络线 MW,线 M W,风机脱网后潮水霎时增大至850900 MW,联络线跳开,系统成孤网,随即解体。

  针对个体风速过大地域风电场的新投运风电机组,可恰当调整现行的单次低压穿越成功即通过测试的并网测试尺度要求,提出短时间内进行多次低电压穿越的新要求,好比设定120 s内持续低电压穿越5至10次的测试新尺度,以应对现实运转中的极端环境。

  南澳电网大停电变乱是由一路很是稀有的极端气候激发的不测事务,但该事务偶尔中存正在必然。过于激进的新能源渗入率给电网带来平安的同时,电力市场运转机制也为供给系统动弹惯量的燃煤燃气机组的退出推波帮澜。而以保守火电机组为代表的同步发电机退网进一步南澳通过联络线寻求有功及无功支持,更增大了懦弱的联络线过载导致系统孤网的可能

  为应对中国将来高比例新能源接人的成长趋向,保障中国电网平安,以南澳电网过于激进的新能源渗入率给电网平安带来为戒,中国应从能源系统全体规划上给子以同步发电机形式运转的火电、水电及尚未大规模开辟的燃气机组脚够空间。通过保留必然数量的火电机同步机组、风电场虚拟同步机手艺、储能手艺、虚拟电厂等手艺,保障合理的系统动弹惯量。9· 28”变乱后,2016年10月3日起南澳电网点窜了手艺规程,从头无论何时电源中必需有跨越3台不小于100 M W的燃气同步机组正在线运转,以系统最低动弹惯量。

  假设变乱前南澳电网启动了天然灾祸预警,自动将风速较大地域风电场减出力或者停机运转并同时添加燃机出力,可降低风机脱网率。若是从头设置低频减载滑差定值,启动低频减载甩200一300 MW负荷,风电脱网后系统频次可恢复至48.8 Hz。如有几条联络线互为从备且占比力小,变乱中一条联络线跳开也不会使系统成孤网。假设黑启动严酷按照预案进行,估计停电时间可缩减至1~3h

  2007年之后,的发电机低频规程发电机组正在1 Hz/s持续1 S至4 Hz/s持续0.2 s的频次变化范畴内,并正在47 Hz以上必需可以或许连结正在线不脱网。而南澳电网低频减载尺度为频次滑差正在。高于 3 Hz/s环境下进行低频减载滑差闭锁,防止非系统毛病环境下的低频减载误动

  第二套黑启动方案的Mintaro柴油发电机定子侧损坏,由图上可见定子侧上呈现灼烧迹象。初步判断短缘由为变乱当天暴风雨中的云地闪电形成。变乱发生前Mintaro发电坐并未安拆避雷器或其他防雷设备也并未进行防雷测试。

  操纵系统频次变化率进行判据的自顺应低频减载策略虽有预切负荷的长处,但不易实施。中国低频减载加快切负荷方案工做道理简单,具有较着的优越性。新形势下,中国特高压大功率运转时可能面对曲流双极闭锁、交换双回线跳闸以及统一输电通道多回线毛病后大受端或大送端受扰动等问题,需及时阐发毛病后送受端潮水和频次跌落环境。可阐扬正在线平安计较劣势,操纵省调正在线 s周期计较最低频次,1min周期滚动阐发频次变化,及时向国分省调发布预警。正在新能源比例较高的地域,可考虑采用曲流调制提高互联电网频次不变性,尽可能避免电网高频切机和低频减载动做

  南澳电网为受电网,因为平易近营输配电企业投资成本无限,网架布局亏弱。由附录A图A1可见,取中国从网呈环状收集,配网呈树状布局分歧,南澳电网275 kV从网呈树状布局,仅负荷核心构成部门环网。

  南州位于中南部,总面积983 482 km},略大于中国东北三省取省面积之和。南澳总人日170万人,约70.3%的居平易近栖身正在环抱首府阿德莱德的沿海卫星城市中,负荷相对集中。平易近营输电公司ElectraNet是南澳电网独一的运营商。图1为能源系统办理局(AEM())供给的南澳电网275 kV电气接线图。

  南澳电力用户85万户,变乱前总发电电力1 826 MW,风力及太阳能发电电力883 M W占比48.36 0 o ;燃气轮机发电电力330 MW占比18.07 0 o ;Heywood联络线%且变乱前常年处于沉载。9·28”变乱前没有燃煤机组正在线(大停电时辰)南澳电网电源出力环境对比。由附录A表A1可知,大停电前90 s有14个风电场和5台燃气机组并网,大停电时辰9个风场脱网,5台燃机均未切机。

  9月28日13:19-15:30气候预告预测最大风速均未超出响应地域线及塔杆可承受的最大风速。譬如,Brinkworth至Davenport 275 kV线及塔杆设想可承受最大风速106 km/h,仅比预测区风速104 km/h多2 km/h,风速平安裕度极低。此外虽然有风电机组切出风速为90 km/h的,AEM()也没有对南澳风电场发出任何预警或进行任何减出力调整,变乱发生前没有进行告急环境下的电网变乱演习