【學術】提升風火打捆 哈鄭特高壓直流風電消納能力的安全穩定控制措施研究

　　中國電力科學研究院、中國人民大學經濟學院的研究人員徐式蘊、吳萍等，在《電工技術學報》上撰文，針對風火打捆哈鄭直流工程投運初期火電接入方案及電源建設存在的不確定性，基于送端電網多變的運行方式，詳細分析了特高壓直流投運不同階段對送端新疆-西北電網的穩定特性帶來的影響，給出了提升風電消納能力的安全穩定控制策略及哈密換流站安控系統的配置方案，可用于指導電網的實際生產運行，解決西北新疆交流外送系統結構薄弱、交直流系統特性復雜等引起的電網安全穩定問題，實現大型能源基地送出系統的協調優化控制。
　　哈密-鄭州±800kV特高壓直流(以下簡稱“哈鄭直流”)輸電工程是首個“疆電外送”特高壓直流工程，額定容量為8000MW，2013年實現雙極低端投運，2014年雙極投運。作為新疆電網首個大容量風火打捆特高壓直流外送工程，哈鄭直流送端位于新疆電網與西北主網750kV聯網通道，對西北電網穩定特性產生重大影響，特高壓直流與750kV交流電網以及配套風電系統耦合特性復雜，甚至影響青藏直流的安全穩定運行[1-4]。
　　此外，哈鄭直流工程投運初期風電、光伏、火電接入方案及和電源建設存在不確定性，迫切需要掌握送端西北電網的穩定特性和運行控制技術，提出系統交直流協調控制策略和協調控制配置方案，以解決交直流系統特性復雜引起的電網安全穩定問題，緩解電網不平衡沖擊功率影響范圍廣、安控措施量大等壓力，實現大型能源基地送出系統的協調優化控制[5] 。
　　由于哈鄭直流電壓等級高、輸送容量大，工程的投運必將對西北新疆750kV交流互聯電網的安全穩定運行帶來較大沖擊，致使電網特性更加復雜，對送端西北電網和受端華中電網的安全穩定運行提出了更高的要求。目前已有文獻對哈鄭直流投運后電網的穩定特性進行了初步研究。其中，文獻[6]分析了哈鄭直流投運初期對新疆電網穩定特性的影響;文獻[7]分析了哈鄭直流不同的控制方式對河南電網電壓穩定性的影響;文獻[8]提出了哈鄭直流投運后西北電網的協調運行控制模式。
　　大容量直流外送工程的投運對于西北電網而言是一個新的挑戰，但同時也為電網安全穩定運行提供了新的控制手段，即通過直流調制和交直流協調控制改善電網運行的穩定性[9-14]。然而，針對哈鄭特高壓直流投運后過渡期西北電網的安全穩定控制策略及安控系統配置方案還有待更全面深入的研究。
　　直流發生閉鎖故障后，在送端西北電網會引起電壓安全及暫態穩定問題，在受端華中電網有可能導致特高壓交流線路解列。同樣的，送端750kV交流電網重要斷面N-2故障、哈密換主變及直流近區線路故障等均會對西北電網安全穩定運行構成威脅，導致特高壓直流風電消納能力大幅降低。
　　為解決上述問題，從區域電網協調穩定運行的角度，針對哈鄭直流工程投運初期風電、光伏、火電接入方案及和電源建設存在的不確定性以及送端電網多變的運行方式，詳細分析了哈鄭特高壓直流投運對送端新疆-西北電網的穩定特性帶來的影響，給出了保證大容量特高壓直流送出系統安全穩定運行及提升風電消納能力的控制策略，并根據所得的安控策略提出了哈密換流站安控系統的配置方案。