电力市场化与电网互联对稳定分析技术的挑战VIP免费

1引言稳定性是反映系统的输人、初始条件或参数的小变化不会使系统行为发生大变化的性质。例如电力系统的安全稳定性就包括在受扰后保持各发电机之间同步运行的能力（大扰动同步稳定性和小扰动同步稳定性），在扰动清除后保证母线电压不长时间低于或高于对应限值的能力（暂态、中长期电压安全性），不丢失感应电动机和逆变器等动态负荷的能力（动态负荷稳定性），以及确保所有元件运行在许可范围内的能力。其中，最基本的同步稳定性是描述电力系统在一定的初始工况和扰动下，各发电机转子角相对位置的有界特性。电力系统的安全供电对于社会文明和国民经济极为重要，而稳定性又是电力系统安全运行的关键。不能保证稳定的系统是谈不上其他品质的，而任何经济上的考虑都必须接受安全供电的制约。对此，世界各国均不乏惨痛教训。例如1996年7月2日美国西部WSCC系统的一回345kV输电线因对树放电而断开，同时继电保护装置误跳平行线路，一系列连锁过负荷最终导致了电压不稳定和振荡。太平洋联络线跳开后，系统瓦解为五个孤岛，爱达荷州全部停电，时间长达3～5h[1]。1996年8月10日该系统再次发生类似故障，系统瓦解成四个孤岛，使约750万用户分别停电几分钟到六个小时，损失负荷30.49GW，电量41.33GWh。美国总统将此提高到“危及美国国家安全”的高度，可见问题的严重性。全国联网和建立电力市场是我国电力工业改革和发展的战略目标。电网的互联和开放不但使电力系统的运行条件越来越苛刻，并且大大增加了其不可预知性，故电力系统的安全稳定问题将越来越突出，并显著地影响输电服务价格，从而又会制约互联电网和电力市场的发展。因此，研究电力市场环境下的跨大区联网对于安全稳定性的影响，明确稳定分析算法的发展方向具有重要意义。本文从环保、电力市场竞争机制、跨大区联网的角度，探讨了它们对现有的稳定分析技术的冲击。从系统规划、运行规划、在线运行、稳定控制等方面讨论了新一代稳定分析软件应该具有的功能；指出新一代算法的基本特征是对同步稳定性、电压安全稳定性、频率安全稳定性分别提供严格的量化指标，并在参数空间中给出安全稳定域；指出在新一代故障中引入概率观点和风险观点的重要意义。电力系统灾变防治目标的实现有赖于非线性稳定理论上的突破，文中介绍了近年发展起来的互补群群际能量壁垒准则所取得的成果，指出了进一步发展的方向。2环境保护对安全稳定性的影响环保方面的考虑使建设新的发电、输电项目日益困难。电力系统必须在越来越紧张的条件下运行，因此对已有设备能力的充分利用显得日趋重要，而灵活地调节线路潮流，提高稳定极限传输功率的要求也越来越迫切。环境限制将有利于选用水力资源和天然气资源，水电往往伴随着远方输电及稳定性问题，而燃气轮机的大量采用使电压稳定性问题更加突出。将大量分散的发电厂（特别是风电和热电联产）接人系统时可能对系统运行可靠性和动态安全产生较大的影响。常规的稳定分析算法和稳定控制系统已经无法满足电力系统在越来越小的稳定度下运行的要求，故建立全新的稳定性理论、特别是定量分析理论成为当务之急。3市场竞争对安全稳定性的影响3.1电力市场的开放[2，3]从1990年英国电力工业私有化开始，接着在西班牙、新西兰、阿根廷、智利等国进行电力工业机制改革，其主要目标是“改变电力工业国营或地区专营的性质，优化对现有资产的利用，通过竞争，降低成本，促进经济效率，改进对用户的服务”，即使在已经私有化的国家（如美国）也实行非管制化。其共同点为：（1）在发电侧实行竞争，提高经济效率（如降低成本和电价，更好服务和技术进步），以争取配电公司和大用户的买电合同。（2）新型的小容量机组投资少而清洁，用户考虑自建电厂以获得廉价的电能。在发达国家中出现独立电能生产者和非电力公司发电，例如意大利的非电力公司发电在2022年将占17.5％。（3）输电系统作为一个垄断的服务实体，与发电分离；开放输电网和转送（即卖电方通过第三方拥有的电网卖电给买电方的过程）。通过高质量的服务（合格的频率和电压，供电连续性）获得经济回报。如果输电资产为几个公司所有，则系统的运行由独立系统调度员担任，为所...