一种受端电网直流落点的选择方法
【专利摘要】本发明公开了一种受端电网直流落点的选择方法，依据电力平衡的原则确立受端电网直流落点地区；以静态电压稳定性和暂态稳定性两个稳定性指标，对步骤一确立的直流落点地区内的全部500kV节点进行计算分析，得出直流可行落点；选择电网建设成本和网络损耗成本两个经济性指标，电网建设成本和网络损耗成本之和即为落点经济总成本，从直流可行落点中选择落点经济总成本最小对应的节点即为经济性最优的落点。本发明提出的受端电网直流落点选择方法能够在保证电网安全稳定运行的前提下，选择出经济效益最好的落点。这样即保证了安全可靠为用户供电，又保证了电网公司的利益，对电网规划中受端电网直流落点的选择具有重要的指导作用。
【专利说明】一种受端电网直流落点的选择方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种受端电网直流落点的选择方法。
【背景技术】
[0002]直流输电具有输送容量大、损耗小、有效限制短路电流、适用于区域间联网等优点，在我国电网发展中得到了越来越广泛的应用。对于直流受端电网而言，直流落点的选择对于保障电网安全稳定运行、降低网络损耗具有非常重要的意义，本申请中的直流落点选择指的是直流换流站500kV交流母线的选择。
[0003]目前，大多数文献都是研究选定直流落点后交直流系统的相互影响，研究直流落点选择方面的文献并不多。文献:一种兼顾稳定性与经济性的直流落点选择方法，电力系统自动化，2011,35(24):73-78.，考虑有效短路比(Effective Short Circuit Ratio,ESCR),静态电压稳定指标(VSI)和有功功率损耗(ΛΡ)三个因素，通过线性加权法来选取最优落点。
[0004]电力系统运行的基本要求是安全、保质、经济的为用户供电。在这其中，首先是保证电力系统的安全，然后是保证电能质量，最后是要尽量争取电力系统建设和运行的经济性。对于同一个直流工程，无论落点于何处，保证电能质量所付出的代价大致是相同的。对于直流工程对电网的影响而言，保证电网的安全稳定运行，主要包括保证电网的静态电压稳定性和暂态稳定性。静态电压稳定性主要是指受端交流电网对直流系统的电压支撑能力。暂态稳定性是指当交流系统发生故障时，直流系统能够快速从波动中恢复，电网不发生功角失稳。
[0005]一种兼顾稳定性与经济性的直流落点选择方法在直流落点的选择上存在以下几个可以改进的方面:
[0006]一是在电网规划中，直流落点选择首先应做电力平衡，选择电力缺额最大的地区作为直流落点选择地区。这样使得直流工程直接深入负荷中心，为当地负荷供电。
[0007]二是在直流落点选择考虑因素上，应有明确的主次顺序。即首先考虑稳定因素，当满足稳定条件时，再考虑经济因素。
[0008]三是在稳定因素的考虑上，有效短路比和静态电压稳定指标均反映的是受端交流系统对直流系统的电压支撑能力，可以只考虑一个。另外需进行暂态稳定计算，校核受端交流系统故障时整个电网的运行状态。
[0009]四是经济性分析应包括工程造价分析和网络损耗分析。其中网络损耗计算的覆盖范围为设备的全寿命周期。
【发明内容】
[0010]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种受端电网直流落点的选择方法，首先通过电力平衡选择直流落点地区；然后选择静态电压稳定性和暂态稳定性两个稳定性指标，对各落点进行计算分析，得出直流可行落点；最后选择电网建设成本和网络损耗成本两个经济性指标，从可行落点中选择出最优落点。
[0011]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0012]一种受端电网直流落点的选择方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一:依据电力平衡的原则确立受端电网直流落点地区；
[0014]步骤二:以静态电压稳定性和暂态稳定性两个稳定性指标，对步骤一确立的直流落点地区内的全部500kV节点进行计算分析，得出直流可行落点；
[0015]步骤三:选择电网建设成本和网络损耗成本两个经济性指标，电网建设成本和网络损耗成本之和即为落点经济总成本,从直流可行落点中选择落点经济总成本最小对应的节点即为经济性最优的落点。
[0016]所述步骤一中，具体过程为:首先预测各个地区直流工程投运年的负荷，然后统计投运年各个地区内的电厂装机容量，负荷与装机容量之差即为该地区直流工程投运年的功率缺额，选择功率缺额最大的地区作为直流落点地区。
[0017]所述步骤二中，对直流落点地区内的全部500kV节点均进行稳定校核，首先进行静态电压稳定性的校核，静态电压稳定性主要是校核受端交流系统对直流系统的电压支撑能力，用ESCR来表示，ESCR的计算公式如下:
[0018]ESCR= (Sac-QJ/PdN
[0019]式中，Sac表示换流站交流母线的短路容量；(^Ν为当换流站交流母线电压取额定电压时，由交流滤波器、同步调相机、并联电容器等设备产生的无功功率Ttffl表示直流的额定输送功率。
[0020]所述步骤二中，根据计算出的静态电压稳定性ESCR，在直流输电系统中，划分受端交流系统强度，选择ESCR大于等于3的节点称为剩余节点，并对剩余节点进行暂态稳定校核。
[0021]所述在直流输电系统中，划分受端交流系统强度的方法如下:ESCR>5高；ESCR =3~5中等；ESCR = 2~3低；ESCR〈2极低，受端交流系统强度即受端交流系统对直流系统电压支撑能力。
[0022]所述暂态稳定校核的过程为:每一个静态电压稳定校核后的剩余节点均进行暂态稳定计算，暂态稳定约束条件如下:
[0023]Δ 5max< 180°
[0024]上式中，Λ δ max为系统内发电机间的最大功角差；
[0025]暂态稳定计算结果不满足上述约束条件的，则相应节点便不能作为直流落点选择的可行节点，应排除，满足上述约束条件的，则相应节点作为直流落点选择的可行节点。
[0026]所述暂态稳定计算是针对直流工程落点于剩余节点进行的，暂态稳定计算的故障形式包括线路永久性短路故障、线路无故障开断以及发电机因故障停运三种形式。
[0027]所述暂态稳定是指电力系统在某个运行情况下突然受到大干扰后，能够经过暂态过程达到新的稳定状态或者恢复到原来的状态，这里的大扰动，一般指短路故障、突然断开线路或者发电机等。
[0028]所述步骤三中，所述电网建设成本为换流站建设成本与线路建设成本之和，计算每个直流可行落点对应换流站建设成本与线路建设成本，继而得到每个直流可行落点对应的电网建设成本。[0029]所述步骤三中，网络损耗成本当年值的计算过程:对直流可行落点，计算该直流可行落点对应的受端交流系统的网络功率损耗，用最大负荷时刻网络功率损耗乘以年损耗利用小时数，即得到年网络电量损耗，最后用年网络电量损耗乘以购电电价即得到网络损耗成本当年值。
[0030]所述受端交流系统的网络功率损耗的计算公式为:
[0031 ]
【权利要求】
1.一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤一:依据电力平衡的原则确立受端电网直流落点地区； 步骤二:以静态电压稳定性和暂态稳定性两个稳定性指标，对步骤一确立的直流落点地区内的全部500kV节点进行计算分析，得出直流可行落点； 步骤三:选择电网建设成本和网络损耗成本两个经济性指标，电网建设成本和网络损耗成本之和即为落点经济总成本，从直流可行落点中选择落点经济总成本最小对应的节点即为经济性最优的落点。
2.如权利要求1所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述步骤一中，具体过程为:首先预测各个地区直流工程投运年的负荷，然后统计投运年各个地区内的电厂装机容量，负荷与装机容量之差即为该地区直流工程投运年的功率缺额，选择功率缺额最大的地区作为直流落点地区。
3.如权利要求1所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述步骤二中，对直流落点地区内的全部500kV节点均进行稳定校核，首先进行静态电压稳定性的校核，静态电压稳定性主要是校核受端交流系统对直流系统的电压支撑能力，用ESCR来表示，ESCR的计算公式如下:
ESCR= (Sac-QJ/Ptffl 式中，Sa。表示换流站交流母线的短路容量…。,为当换流站交流母线电压取额定电压时，由交流滤波器、同步调相机、并联电容器等设备产生的无功功率；PdN表示直流的额定输送功率。
4.如权利要求3所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述步骤二中，根据计算出的静态电压稳定性ESCR，在直流输电系统中，划分受端交流系统强度，选择ESCR大于等于3的节点为剩余节点，并对剩余节点进行暂态稳定校核。
5.如权利要求4所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述在直流输电系统中，划分受端交流系统强度的方法如下:ESCR>5高；ESCR = 3~5中等；ESCR = 2~3低；ESCR〈2极低，受端交流系统强度即受端交流系统对直流系统电压支撑能力。
6.如权利要求1所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述步骤三中，所述电网建设成本为换流站建设成本与线路建设成本之和,计算每个直流可行落点对应换流站建设成本与线路建设成本，继而得到每个直流可行落点对应的电网建设成本。
7.如权利要求1所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述暂态稳定校核的过程为:每一个静态电压稳定校核后的剩余节点均进行暂态稳定计算，暂态稳定约束条件如下:
Δ δω3Χ< 180° 上式中，Λ δ_为系统内发电机间的最大功角差； 暂态稳定计算结果不满足上述约束条件的，则相应节点便不能作为直流落点选择的可行节点，应排除，满足上述约束条件的，则相应节点作为直流落点选择的可行节点。
8.如权利要求1所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述步骤三中，网络损耗成本当年值的计算过程:对直流可行落点，计算该直流可行落点对应的受端交流系统的网络功率损耗，用最大负荷时刻网络功率损耗乘以年损耗利用小时数，即得到年网络电量损耗，最后用年网络电量损耗乘以购电电价即得到网络损耗成本当年值。
9.如权利要求8所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述受端交流系统的网络功率损耗的计算公式为:
10.如权利要求1所述的一种受端电网直流落点的选择方法，其特征是，所述网络损耗成本值的计算，对于每一个直流可行落点，网络损耗成本当年值转换为对应的网络损耗成本现值，然后将每一年对应的网络损耗成本现值进行加和，即得到直流落点于该节点在全寿命周期内电网的网络损耗成本现值之和； 所述将每一年对应的年网络损耗成本转换为对应的网络损耗成本现值的方式为:假设年网络损耗成本为第P年的值，则其对应的网络损耗成本现值为: 网络损耗成本现值=网络损耗成本当年值/(Hi)H 上式中，I为折现率。
【文档编号】H02J3/36GK103986180SQ201410239756
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】刘晓明, 吴健, 王浩, 牛新生, 张学凯, 刘倩, 王鹏, 汪湲, 安鹏, 张 杰, 张天宝, 李利生 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司经济技术研究院