李庚银新能源电力系统稳定分析
新型电力系统安全稳定运行分析
新型电力系统安全稳定运行分析
钟伟;周宇杰;王泽烨;宋军英
【期刊名称】《湖南电力》
【年(卷),期】2022(42)3
【摘要】为实现碳达峰、碳中和的目标,需要构建以新能源为主体的新型电力系统。
从保障新型电力系统安全稳定运行的角度出发,分析了新型电力系统在能源结构及
布局、储能发展及负荷变化等方面的特点,阐述了新型电力系统在安全稳定形态、
电力系统稳定控制及调度运行控制等方面面临的挑战,提出应开展新型电力系统频
率稳定控制研究,构建区域频率协同及频率紧急控制系统的观点,建立统一调度、分
级管理的跨区域和跨电压等级的广域调度控制模式;构建新型电力系统认知体系,充
分把握电力系统运行特性;完善电力系统数字化感知能力,建立广域调度技术支持系统;充分挖掘电力系统可调节资源,提升新型电力系统灵活调节能力。
【总页数】6页(P29-34)
【作者】钟伟;周宇杰;王泽烨;宋军英
【作者单位】国网湖南省电力有限公司;上海电力大学;河海大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM712
【相关文献】
1.电力系统安全与稳定运行问题分析
2.加强安全生产管理做好电力应急工作确保电力系统安全稳定运行——在全国电力安全生产暨应急管理工作电视电话会议上的
讲话3.电力系统安全与稳定运行问题分析4.电力系统安全与稳定运行问题分析5.电力系统安全与稳定运行问题分析
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新能源发电系统的稳定性分析
新能源发电系统的稳定性分析在当今能源转型的大背景下，新能源发电系统正逐渐成为全球能源供应的重要组成部分。
然而，要实现新能源的大规模应用和可持续发展，其发电系统的稳定性是一个关键问题。
新能源发电主要包括太阳能光伏发电、风能发电、水能发电等形式。
与传统的化石能源发电相比，新能源发电具有清洁、可再生等显著优势，但同时也面临着一些独特的挑战，其中稳定性就是最为突出的一个。
新能源发电系统的不稳定性因素众多。
首先，自然资源的波动性是一大影响因素。
以太阳能为例，其能量的获取受到天气、昼夜交替等因素的影响，导致输出功率不稳定。
同样，风能也具有间歇性和随机性，风速的变化会直接影响风力发电的输出功率。
这种功率的波动对于电网的稳定运行带来了巨大的挑战。
如果大量的新能源电力接入电网，而其输出功率又频繁波动，可能会导致电网频率和电压的不稳定，甚至引发电网故障。
其次，新能源发电系统的设备可靠性也是影响稳定性的重要因素。
例如，光伏电池板可能会因为长期暴露在恶劣环境中而性能下降，或者出现故障；风力发电机组的叶片、齿轮箱等关键部件也可能会由于磨损、疲劳等原因而失效。
这些设备故障不仅会影响发电系统的输出功率，还可能会对整个电网的安全稳定运行造成威胁。
再者，新能源发电系统的控制策略和电力电子设备也会对稳定性产生影响。
在新能源发电系统中，通常需要使用电力电子设备来实现电能的变换和控制。
然而，这些设备的性能和控制策略如果不够完善，可能会导致谐波产生、无功功率不平衡等问题，进而影响电网的电能质量和稳定性。
为了提高新能源发电系统的稳定性，我们可以采取一系列的措施。
在技术方面，通过研发和应用更先进的预测技术，可以提高对自然资源的预测精度，从而更好地规划和调度新能源电力。
例如，利用气象卫星数据、数值天气预报模型等手段，对太阳能辐照和风速进行更准确的预测，为电力调度提供可靠的依据。
同时，加强新能源发电系统的储能技术研究和应用也是一个重要方向。
储能系统可以在新能源发电过剩时储存电能，在发电不足时释放电能，从而有效地平滑功率波动，提高系统的稳定性。
论电气自动化控制技术在电力系统中的应用 李银川
论电气自动化控制技术在电力系统中的应用李银川发表时间：2018-12-14T09:20:07.027Z 来源：《防护工程》2018年第26期作者：李银川[导读] 随着电力系统规模的不断壮大，如何做好对电力系统的调节与控制确保电气自动化控制技术在电力系统当中的有效应用诺威尔（天津）能源装备股份有限公司天津市 300301 摘要：随着电力系统规模的不断壮大，如何做好对电力系统的调节与控制确保电气自动化控制技术在电力系统当中的有效应用，提高电力系统在运行过程当中的质量与效率也就成为了电力系统在发展过程当中必须要考虑的问题。
因此文章重点就电气自动化控制技术在电力系统中的应用进行略述。
关键词：电气自动化控制；电力系统；应用科学技术的不断进步在推动社会工业化发展进程的同时也对工业生产工艺提出了更高的要求。
受此影响电气自动化控制技术应运而生，不仅有效的解决了这一难题同时也进一步提高了电力系统在运行过程当中的稳定性、可靠性与高效性，并且应用范围也越来越宽泛。
一、电气自动技术的优势（一）可控性现阶段，电力系统已经被广泛应用到人们的日常生活与生产中，这扩大了电力市场的规模，在此背景下，人们对电气自动化技术的可靠性提出了更高要求。
电力系统在原基础上，对电气自动化技术进行合理应用，可以对涉及到各项信息内容进行集中管理，从而形成一个合理的信息管理系统，实现对电力系统的合理控制，使电力系统运行过程中的安全性和稳定性得到进一步提高。
（二）便于维护电力系统维护是整个系统难点，因为我国电气自动化技术不够成熟，对网络信息技术进行应用，可以对加强对电力系统的信息处理，从而使电力系统的维护变得更加方便。
同时，可以通过网络对电力系统进行监督，使维护的灵活性和科学性得到进一步提高。
（三）先进信息技术将自动化技术合理的应用到电力系统，可以使信息技术的先进性得到进一步提高。
由于信息技术是电力系统运行，以及维护的关键方式，因此，对电力系统进行信息化处理，方便对电力系统进行管理，能够及时的依据数据信息对电力系统的故障进行有效处理，从而提高电力系统在实际运行过程中的管理效果。
电力系统稳态分析(第一章)
第一节 电力系统的概念和组成
全国联网势在必行
西线：西北与川渝以直流方式相联 北部和中部三纵： 中线：华北与华中以直流背靠背相联
南部和中部：
东线：山东与华东以直流背靠背相联 提高水电利用容量，减少弃水 湖南衡阳到广东韶关500KV交直流输电 三峡到广东的远距离直流输电
第一节 电力系统的概念和组成
近年来停电事故频发
8.14美加大停电 8.28伦敦大停电 9.1悉尼和马来西亚大停电 9.28意大利大停电
频率的抖动会造成次品堆积如山，大停电造成的灾难不 压于一次强烈的地震
近年来面临严重缺电
去年缺电3500万KW，今年缺电2500万KW。电力建设滞后 于电力需求增长，电力供应总量不足，是造成电力供应逐 步紧张的根本原因。
源 三 流量： 14300m3/s
峡 可装机： 2500万kw
计划装机：70*26=1820万kw，已投980
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
总投资603.3亿元、总工期12 年两个月、装机容量1260万千瓦的 中国第二大水站——溪洛渡水电站， 已于今春正式开工
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
四、水力发电
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
电力系统分析基础第三章作业及其答案(李庚银书)
(10 j8)MVA
图 3-39 习题 3-8 图 解：计算如下图所示的功率：
A
S A
( 20 j 40 )
B
S B
( 20 j 30 )
C
S B
(10 j8)MVA
(40 j30)MVA
1100o KV 设全网电压 U
P2 Q 2 10 2 8 2 SBC RT jX T 20 j30 0.271 j 0.4066MVA U2 1102 S S (10 j8) (0.271 j 0.407) 9.793 j 7.593MVA S B C BC S S S 4 0 j3 0 9 . 7 9 3 j 7.59 3 3 0 .2 j7 2 2M . 4V 0A 66
A
L 100 km
r 0 . 125 x 0 .4 km
B
km
( 20 j10 r1l 0.125 100 12.5 X x1l 0.4 100 40 PR QX 20 12.5 10 40 线路电压降落为： U 5.91KV UB 110 PX QR 20 40 10 12.5 U 6.14KV UB 110
B B B
30.2072 22.407 2 (20 j 40) 2.344 j 4.6889 MVA 1102 S S 30.207 j 22.407 2.338 j 4.676 32.6155 j 27.0955MVA S A B AB 已知 U A 121KV 32.545 20 27.083 40 U AB 14.348KV 121 U B U A U AB 121 14.332 106.6518 KV S AB
新能源电力系统稳定性分析与控制
新能源电力系统稳定性分析与控制随着社会的不断发展和科技进步，新能源电力在全球范围内得到了广泛关注和应用，与传统能源相比，新能源电力源头更加广泛，能源质量更高，环保形势得以改善，因此近年来新能源电力的发展也得到了越来越多的重视和关注。
然而，新能源电力的快速发展也带来了一些问题，例如不稳定的发电量和电网波动等。
在这个过程中，新能源电力系统的稳定性问题一直是研究的重点之一。
为了保证新能源电力系统的稳定性，需要进行深入的研究和探索。
一、新能源电力系统的构成和特点新能源电力系统主要由风电、太阳能、水力、地热和生物能等多种电力源组成。
这些电力源各自具有不同的特点，其中最显著的特点就是波动性和不稳定性。
风力发电是一种典型的波动性能源，其输出功率不仅受到风速的影响，还受到风向、温度和湿度等因素的影响。
而太阳能发电则受到云量、时间、季节等因素的影响，其发电量也存在明显的波动性。
相比之下，水力发电和地热发电的波动性略低，但也无法完全避免。
由于新能源电力系统中电力源的波动性，其输出功率存在不稳定性，这给电网的稳定性带来了一定的挑战。
如果不能及时控制系统的波动性，可能会导致电网失衡，进而引发电力系统的故障和停运。
二、新能源电力系统的稳定性分析为了保证新能源电力系统的稳定性，需要首先进行系统的稳定性分析和评估。
新能源电力系统的稳定性分析主要包括对系统的频率响应和无穷小扰动分析两个方面。
系统的频率响应分析主要是通过对系统的响应速度进行评估，来分析系统的稳定性水平。
频率响应分析主要可以采用频域法、时域法和混合模型法等方法。
无穷小扰动分析则是针对系统存在的微小扰动进行分析和评估。
无穷小扰动分析一般采用线性化法，通过对系统进行线性近似处理，来分析系统在微小扰动下的稳定性。
在稳定性分析的基础上，需要采取一些措施，提高系统的稳定性水平。
其中最主要的一种措施就是通过控制电力源的输出功率来减小波动性，保证电网的稳定性。
在实际应用中，常用的控制方法包括发电机控制和电力转移控制等。
新能源电力系统中的稳定性分析与控制
新能源电力系统中的稳定性分析与控制随着科技的进步和电力需求的日益增长，新能源电力系统正在迅速发展。
新能源电力系统通常由风力、太阳能、水力或地热等不同形式的能源组成，能够提供环保、高效、可再生的电力。
但是，新能源电力系统的不可预测性和波动性也给电力系统的稳定性构成了挑战。
因此，研究新能源电力系统的稳定性分析与控制对于实现可持续发展至关重要。
一、新能源电力系统中的稳定性问题1. 新能源电力系统的波动性新能源电力系统的能源来源是不稳定的，太阳能、风能等能源在不同时间段内的收集量、质量和可用性都有所不同。
因此，新能源电力系统的电力输出也难以保持稳定。
例如，电力网某一时段风能充足，电网的电力供应将以风能为主，如果突然不设防蒸发掉，那么电力缺口将会非常大。
2. 新能源电力系统的可预测性由于新能源电力系统的天气、气候和地理位置等因素会影响其能源输出并影响电网负载，因此难以精确预测新能源电力系统的电力输出。
这使得新能源电力系统的供求关系变得不可预测，从而影响了电力系统的稳定性。
二、新能源电力系统的稳定性控制方法1. 多元化的能源来源提供多个能源来源可以有效降低能源波动性，提高电力供应的稳定性。
通过使用不同类型的能源，例如风能、太阳能等不同的能源，可以使得新能源电力系统中的能源供应更加稳定。
2. 智能电网技术智能电网技术可以提高电力系统的稳定性，实现高效的电力管理系统，使其能够更快速地响应变化的能源输出情况。
智能电网技术可以实现对电力需求的预测，以便预测电力缺口，根据缺口大小，自动调节电力系统中的不同能源的供应量。
3. 能源存储技术能源存储技术可以有效的解决新能源电力系统中的波动性问题。
比如，通过使用水库等储能设施存储水力能源等可再生能源，随时可用于电力严重不足时，从而提高电力系统的稳定性。
4. 电力市场机制建立有效的电力市场机制，可以提高新能源电力系统的稳定性。
例如，通过建立奖励机制，激励企业使用再生能源，将其电力注入电网中，从而促进新能源电力系统的发展，并推动其稳定性。
电力系统分析基础 李庚银 答案第四章 (2)
电力系统分析基础李庚银答案第四章1. 引言在电力系统中，分析和评估系统的性能和稳定性非常重要。
电力系统分析基础是一个重要的学科，它涵盖了电力系统的各个方面，包括潮流计算、短路计算、稳定状态和暂态稳定性等。
在本章中，我们将讨论电力系统分析基础的相关内容。
2. 潮流计算潮流计算是电力系统分析的基础。
它用于确定系统中各个节点的电压和功率的分布情况。
潮流计算通常基于一组节点电压和功率的方程组，通过迭代求解来得到系统的潮流分布。
在潮流计算中，我们需要考虑节点的注入功率、节点电压和导纳矩阵等因素。
3. 短路计算短路计算是另一个重要的电力系统分析方法。
它用于分析电力系统中的短路故障，以确定故障后的电流、电压和功率等参数。
短路计算通常基于电力系统的拓扑结构和元件参数，通过求解短路电流和电压等方程来确定系统的短路情况。
短路计算可以帮助我们评估电网的稳定性，并采取相应的措施来保护设备和改进系统性能。
4. 稳定状态稳定状态分析是电力系统分析的另一个重要方面。
它用于评估电力系统在稳定工作条件下的性能和稳定性。
稳定状态分析通常涉及发电机、变压器、传输线以及负载等元件的动态响应。
通过分析这些元件的电压、频率和功率等参数，我们可以评估电力系统的稳定性并优化系统的运行。
5. 暂态稳定性暂态稳定性是电力系统分析中的重要概念。
它用于评估系统在故障恢复后的稳定性和响应时间。
暂态稳定性分析涉及系统的瞬时电流和电压等参数，以及设备的动态响应。
通过分析暂态稳定性，我们可以评估系统的冗余性和可靠性，并优化系统的设计和操作。
6. 总结电力系统分析基础是研究电力系统工程中的一个重要领域。
在本章中，我们讨论了潮流计算、短路计算、稳定状态和暂态稳定性等相关内容。
这些技术和方法可以帮助我们分析和评估电力系统的性能和稳定性，并指导系统的设计和运行。
电力系统分析基础的学习对于电力系统工程师和研究人员来说是非常重要的，它们可以帮助我们理解和解决电力系统中的各种问题。
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25
2. 新能源发展现状与趋势
2.1 什么是新能源和新能源电力系统
17
布局国家级科研项目
智能电网中大规模新能源电力安全高效利用 基础研究（973-11） 智能电网关键技术研发（一期）（863重大） 大规模风力发电并网基础科学问题研究（973-
11）
含大规模风电的随机－确定性耦合电力系统 运行与控制基础理论研究（重大项目-11） 智能电网关键技术研发（二期）（863重大）
锡盟煤电II
锡盟煤电III 400
锡盟
220
吉林 240 铁岭
260
库尔勒变
吐鲁番变 350 360
100
344
哈密350 敦煌 350
安西 452
酒泉
张掖
阜新
华北 480
480
300 本溪
蒙西煤电4
唐山
0.34
蒙西煤电2
蒙西
蒙西煤电3
蒙西煤电6
100
420
陕北 蒙西煤电1
450 北京东 280
石家庄
22
华北电力大学承担的国家级科研项目
风电场接入电力系统的输电可靠性分析与应 用（科技支撑计划-2009）
负 责 人：李庚银 合作单位：中国电力科学研究院
主要研究内容 ¾ 建立含风电场的输电系统可靠性模型 ¾ 建立大型风电场及风电场接入系统的可靠性分析模型
和可靠性评价指标体系 ¾ 提出了风电场接入电力系统的可靠性分析评估方法 ¾ 开发风电场接入电力系统的可靠性分析评估软件
2004 2009 2020
泉州
台
湾
0.34
0.23
且远离负荷中心。
0.2
2004 2009 2020
大电网安全稳定运行面临巨大压力和风险
14
重大科学问题
z 风能和太阳能的能量密度低、品位差，
其时空分布、聚能方法、发电过程与常规
电源有本质差别。
z 空间尺度分散性和时间尺度随机性，导
致宏观和微观不同层面的数学物理模型不
科学问题三. 故障演化机理及安全防御
时
课题五
课题六
空
新能源电力设备安全
基于广域信息的复杂
多 尺 度 动 力 学
科 学 问 题 一
评估
课题一 新能源电力系统动力 学特性与建模理论
电网保护与安全控制
课题二 新能源电力系统先进
控制理论
特
性
课题三
课题四
多元发电过程分散协
新能源电力系统电网
调控制与调度
结构与输电方式
能源稀缺性增强
环境污染和气候 变化加剧
下一次能源革命！ 新能源将成为主
要能源？
9
9
1. 前言
y 我国新能源储量丰富，具有大规模开发的可行性，而电能是 新能源应用的主要媒介，新能源电力系统成为发展趋势
风 电：到2020年装机容量达到1.5亿千瓦，建成7个千万千瓦 风电基地
大型光伏电站：到2020年装机容量达到2000万千瓦，若干百万 千瓦基地
科学问题二. 多元互补机制及协同调控
20
华北电力大学承担的国家级科研项目
随机-确定性耦合电力系统的稳定机理及分析 方法（NSFC重大项目课题三-2012）
负责人：李庚银 合作单位：清华大学
主要研究内容 ¾ 随机－确定性耦合电力系统的多尺度动态特征分析与
随机混成过程建模 ¾ 大规模风电机组并入同步电网本征结构改变下的电力
风电场输出功率随机波动特性
光伏电站输出功率随机波动特性 11
我国新能源电力系统特点（二）
煤炭 70.61%
原油 18.59%
天然气 3.67%
一次电力
7.13%
2009年我国一次能源消费构成
火电 81.82%
水电 15.53%
核电 1.90%
风电 0.75%
2009年我国发电量构成
电源结构性矛盾突出，缺少快速响应新能源电力随机波 动性的调峰能力，大规模新能源电力消纳面临挑战
可再生能源
新能源
水电
风力发电 太阳能发电 生物质能发电 海洋能发电 地热能发电
核电
26
2. 新能源发展现状与趋势
2.1 什么是新能源和新能源电力系统
大力开发包括风能、太阳能、生物质能、核能等在内的新
能源是实现能源与环境可持续发展的必然选择，规模化新能源 电力的接入对传统电力生产格局带来深刻变革与挑战。
23
新能源电力系统稳定分析
1 前言 2 新能源发展现状与趋势 3 新能源发电接入特点及新问题 4 新能源接入对系统安全稳定性影响 5 随机-确定性耦合电力系统稳定分析
24
2. 新能源发展现状与趋势
2.1 什么是新能源和新能源电力系统
按1978年12月20日联合国第33届大会第148号决议，新能 源和可再生能源共包括14种能源：太阳能、地热能、潮汐能、 风能、海水温差能、波浪能、木柴、木炭、生物质转化、蓄力、 油页岩、焦油砂及水能。
6
1. 前言
人类起源与发展的示意图
7
1. 前言
人类利用能源 的开始
8
1. 前言
能源问题是关系人类经济社会发展的重大问题
农业社会
能源只是满足 人们生活需要 的一般要素
工业化时代
能源是经济发 展的重要基础
煤炭成为主要 能源
汽车工业时代
石油、天然气 和煤炭成为主 要能源
当前时代
能源成为社会经 济发展的重要制 约因素
12
我国新能源电力系统特点（三）
大规模西电东送 煤电、水电、风电、光伏
东北
新疆
华北
西北
西藏水电
西藏 四川水电 华中
资源与需求逆向分布金，沙江水电 大容量远距离传输的困 难度P13与复杂性大大增加
南方负荷中心
上海
华东
13
我国新能源电力系统特点（四）
呼盟1
俄罗斯
俄罗斯
满洲里 200
海拉尔
30
100
呼盟3
呼盟2
呼盟4 120 70 伊敏
50
新左旗
中俄背靠背
鄂温克
60
230
至冯屯
蒙古
120 呼盟5
东北 宝清
450
哈尔滨
宝清
260
玛纳斯 140 乌北变 奎屯变
奇台变
皇宫变
220
100 80
150
霍城变
170
90
140 西山变
90
150 东郊变
180
390
哈密变
准东 哈密新厂
哈密电厂
锡盟煤电I
霍林河 450
新能源电力系统分析专题
新能源电力系统分析
李庚银 周明、刘文颖、肖湘宁
North China Electric Power University
主要内容
本课程为系列讲座形式，共分4个部分，主要围绕最近 几年承担的国家自然科学基金重大项目、国家“973”计划、 “863”计划、科技支撑计划等重大科研项目中的最新研究成 果，其核心内容涉及新能源电力系统分析领域最新的研究热 点，具体包括：新能源电力系统稳定分析、新能源电力系统 优化调度、新能源电力系统机网协调和新能源电力系统电力 电子化与电能质量等。
系统稳定机理及分析方法 ¾ 随机-确定性耦合电力系统随机稳定机理及分析方法
21
华北电力大学承担的国家级科研项目
适应大规模间歇式电源接入的电网保护控制 技术（863智能电网二期课题八-2012）
负 责 人：毕天姝 合作单位：西南交通大学
北京四方继保自动化股份有限公司
主要研究内容 ¾ 新能源时空多尺度动力学特性分析及建模技术 ¾ 新能源电力系统调度与控制技术 ¾ 新能源电力系统故障特征与保护控制技术
150
120 天津 300
沿海电源
0.23 0.2
西北 西藏
460
2004 羊曲 40
230
× 班多
拉西瓦
215 西宁
79
170
189
川西水电
416 官亭
陕北煤电1、2 宁夏煤电2
永登 白银
银川东
260
280
120
257 宁夏煤电1 260 靖边
150 兰州东
278 平凉
彬长
榆林 延安
220
乾县 120
将实验室建设成为科研装备先进、从事国家新能源电 力系统基础和应用基础研究、聚集和培养优秀科技人才、 推动学科和交叉学科发展、开展高水平学术交流的重要基 地，从而为我国能源可持续发展以及新能源战略性新兴产 业发展提供科技支撑。
16
布局国家级科研项目
大规模非并网风电系统的基础研究（973-07） 分布式发电供能系统相关基础研究（973-08） 基于储能技术的新型电力系统安全运行基础 理论与方法研究 （09重点） 分布式发电微网系统运行控制与保护关键技 术研究（08重点） 基于可再生能源的分布式发电系统能量变换、 控制与并网运行研究（08重点）
再是确定性模型，具有高度的随机性。
z 规模化新能源电力变换与接入技术，使
新能源电力系统成为大时间尺度紧密耦合
且具有强随机性的复杂系统。
z 这样一个巨型、复杂、随机、非线性系
统的安全、经济运行背后，隐含着尚未认
知的重大科学问题。
15
新能源电力系统国家重点实验室定位
主攻新能源电力系统安全、经济运行的基础和应用基 础理论，深入研究规模化风能、太阳能等新能源电力接入后 对电力系统的影响与交互作用机理，建立大时间尺度紧密耦 合且具有强随机性的复杂电力系统分析、控制理论与方法的 科学研究体系。，能够开阔电力系统及其自动化专业 硕士研究生的科研视野，使研究生了解新能源电力系统分析 领域目前的研究热点，能够对研究生后续的学位论文选题有 一定的帮助，并能借鉴最新的研究方法进行研究生自己课题 的研究。