姚振旭
国网长春供电公司、吉林省长春市、邮编130000
摘要：随着可再生能源并网容量的增加，常规电源装机比例大幅减小，送端电网电源结构发生重大变化，送端系统抗扰动能力降低，特别是特高压直流工程建成后，近区交流故障极易引发直流换相失败，系统易出现功率盈余或电压恢复问题，送端电网存在稳定破坏风险。如何在电网规划阶段充分考虑可再生能源、特高压直流工程与交流电网的相互影响，构建坚强合理的交直混联电网，是当前及今后电力系统规划工作中将长期面临的一个重要问题。
关键词：数字化电网技术 电网规划设计
引言
电网的安全性与经济性是电网规划、运行需要考虑的两个重要指标。目前，国内外针对电网安全性和经济性协调方面的研究工作相对较少。采用多目标规划与模糊协调技术，以经济性为首要优化目标，发电机组运行限制作为次要优化目标求解发电规划优化问题。将电网的经济性与可靠性方面的目标通过线性加权的方法将两者相结合，以协同考虑系统的建设投资成本与切负荷成本为目标建立模型。
1弱送端电网安全稳定特性
1.1电源结构发生重大变化，电网调频能力下降
常规机组可参与系统的一次调频、二次调频过程，随着新能源机组大量投产，送端常规火电、水电机组被大量替代。新能源出力具有波动性和间歇性的特点，且不具备常规机组的转动惯量特性，一般情况下不参与系统的调频过程，从而造成送端电网转动惯量和等效规模不断减小，频率调节能力持续下降，特别是特高压直流工程建成后，系统扰动后易出现大量功率盈余，电网存在频率越限甚至稳定破坏风险。
1.2交直流送端电网建成，威胁电网稳定因素增加
随着特高压直流建设，送端电网转变为交直流混联电网，影响电网稳定性的主要因素将聚焦于直流近区。由于交直流系统间的交互影响，交流电网常规故障可能导致直流换相失败，对送端造成巨大有功、无功冲击，严重情况下甚至可能造成送端系统稳定破坏。如：交流电网故障造成直流输送功率下降，潮流大范围转移引发功角、电压、频率问题；直流换相失败、闭锁、再启动引发的频率及近区过电压问题；直流配套安控策略复杂等问题。总而言之，规模化新能源并网和特高压直流接入后，以同步发电机多质量块、惯性、阻尼运动、机电暂态过程为特征的传统交流电网，加入了非惯量、高速、离散、刚性、电磁暂态控制为特征的电力电子设备，两种不同类型、不同时间尺度的运动，通过故障相互影响、相互交织，导致交直流混联电网动态特性急剧变化，系统安全稳定运行与控制规律面临全新挑战。
2火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策模型
火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策是以规划周期内经济性最优为目标，同时满足系统运行安全要求等约束条件，以实现对输电网规划建设方案及火电机组灵活性改造计划的联合优化。由于火电机组灵活性改造与输电网规划投产时间对系统灵活性影响较大，本文中建模投产时间颗粒度精确到月。模型中对风电出力的不确定性以场景形式表示，即以规划基准年往前推的历史相邻年份（如5年）的风电出力标幺曲线乘以规划各阶段的装机规模得到风电出力时序曲线簇，各月份典型日曲线选取该月度风电出力时序曲线簇中的风电出力日平均曲线、风电出力最大日功率曲线，得到风电出力场景集合，月度风电平均出力场景概率与最大出力场景概率比值根据当月总天数确定。火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策模型具体表述如下。
3可再生能源的交直流混联电网规划方法
3.1特高压直流外送方案
根据网内常规电源及新能源规划，在满足网内负荷需求的基础上，充分考虑送端电源发电出力与受端负荷的季节特征和月度匹配性，按照季节拟定不同的直流外送曲线，以降低受端负荷的季不均衡性。同时充分考虑送端电源发电出力与受端负荷在日内的匹配特性，利用送端梯级水电站、光热、抽水蓄能电站等机组的可优化调度空间，满足受端地区电力电量需求，并跟踪受端负荷特性，降低受端调峰压力。
3.2送端交流网架构建
该部分首先构建送端交流网架规划方案，依据送端电源及负荷特性，建立典型研究方式，进行各典型方式下的系统安全稳定评估，并针对评估结果所暴露的薄弱环节，对送端交流网架构建方案进行相应的调整及后评估。1）构建送端交流网架规划方案。在含高比例可再生能源的送端交流电网规划过程中，需要对新能源外送通道容量进行科学合理的规划，避免由于网架因素引发新能源输电阻塞，同时还应避免因输电容量冗余造成资源浪费。此外，新能源发电技术易受各类随机因素的影响，且特高压直流工程接入后，交直流耦合性增强。随着不确定性的新能源大规模接入和特高压直流输电工程的投产，系统对接纳波动性发电能力的要求也随之提高，因此，在电网规划时应充分考虑各类不确定因素的影响，提升电网对不同运行环境的适应能力。2）典型方式建立。为充分暴露特高压直流接入后弱送端电网的安全稳定风险，建立典型方式时应考虑以下问题。①新能源大发、特高压直流大容量送出及枯季高峰负荷方式，依据电力平衡关停送端电网相应容量常规发电机组，控制省内重要断面输送功率接近稳定限额，调整母线电压至允许运行范围低限。该方式主要暴露可能存在的热稳、暂稳、电压稳定等问题。②新能源大发、特高压交直流大容量送出及枯季低谷负荷方式，该方式下主要暴露可能存在的大功率盈余后频率稳定问题。此外，还应依据可能存在的问题建立相应的典型方式作为研究基础[1]。
4开展基于互联网的高效综合服务管理
推行新型综合能源服务。应用量化模型实现新能源资源和电网资源统筹配置，综合计算新能源可开放容量，实现新能源接入配套工程规划一步到位。创新新能源“插座式”靶向接入和有序管理，基于区域内新能源资源分布和电网可开放容量，配置最优新能源“插座”落点和接入容量，绘制新能源“并网插座地图”，为政府制定新能源发展规划提供科学支撑，促进新能源全接入、全消纳。强化政企合作，建立政企联动模式，全面掌握新能源增长热点趋势，推动政府主导，电力、国土、环保、水利等专业部门协同的新能源发展规划编制，推进新能源发展规划的公布和管控[2]。
结束语
网上电网应用构建”是国网系统重点建设任务。公司全面落实“网上电网”建设工作要求，摸索出一套在系统内行之有效并可推广、可复制的供电服务新模式，改善了空间资源信息分散，前期涉面广的局面，实现电网与国土空间统筹协调，合理布局；改善了运维数据重复统计、抢修指挥低效被动的局面，实现营配调高效协同作战；改善了业务系统分散、业务链条冗长的现象，实现服务响应快速高效，有效实现高效协作提升客户办电体验[3]。
参考文献：
[1]鲁宗相，李昊，乔颖. 从灵活性平衡视角的高比例可再生能源电力系统形态演化分析[J]. 全球能源互联网，2021，4(1)：12-18.
[2]张衡，程浩忠，张建平，等. 高比例风电背景下计及N-1安全网络约束的发输电优化规划[J]. 中国电机工程学报，2018，38(20)：5929-5936.
[3]曹相阳，李文博，丛淼，等. 考虑全寿命周期成本的发输电多阶段扩展规划[J]. 电力系统及其自动化学报，2019， 31(9)：123-129.