虚拟同步机主要技术特性:
①自主有功调频控制
有功频率控制即有功频率下垂控制,根据机端频率按照下垂曲线调整有功功率输出,模拟同步机的一次调频特性。
②自主无功调压控制
无功调压控制即无功电压下垂控制,根据机端电压按照下垂曲线调整无功功率输出,模拟同步机的无功电压调节能力。
③虚拟惯量控制
虚拟惯性控制即模拟同步发电机机转子机电暂态摇摆过程的控制,利用储能装置来缓冲逆变器直流侧与交流侧的功率不平衡。
④惯量频率支撑
当高渗透率新能源系统发生较大功率缺额时,需要新能源虚拟同步机模拟传统同步机对系统频率的惯量支撑能力,缓解系统频率下降速率。
⑤虚拟阻尼控制
阻尼控制是模拟同步发电机电气阻尼特性的控制,通过控制惯量储能单元存储或释放能量等方式实现阻尼振荡,可以用来阻尼虚拟同步机与系统的机电振荡,提高动态稳定性。
目前国家电网公司规划在张北风光储输基地开展示范工程建设,建设世界容量最大的虚拟同步机示范工程。
通过对现有风机、光伏发电的逆变器和控制系统进行改造,新建大容量集中式虚拟同步机,计划2017年年底建成。虚拟同步机大规模应用后可加快功频振荡的平息速度,减轻系统故障对电网电压、频率的影响,提升系统暂态稳定水平。
张北虚拟同步机大规模应用后对系统的影响
未来的电力系统在采用虚拟同步机技术后,发电设备和负荷能够通过内在的同步机制自主交互,在不需要人工调节的情况下就可以实现系统的稳定运行。
虚拟同步机技术改变了原来仅由发电端调节的单向模式,实现了负荷端和发电端的双向调节模式。
03.半波长输电技术
我国的一次能源基地与负荷中心相距甚远,如新疆煤电基地、西藏水电基地到东部负荷中心的距离约3000km。对超远距离、超大容量的电力输送,半波长输电技术(Half-Wave-LengthACTransmission,HWACT)成为一种可行的解决方案。
由电路原理可知,输电本质上波的传播过程,当线路足够长时,在传输功率极限和沿线电压分布等方面会出现许多与常规输电线路不同的特性。
半波长输电正是根据交流线路长度等于一个工频半波,即3000公里(50Hz)时,输送功率极限可以达到无穷大这一特性而确定的输电方式(适用于理想的无损线路)。
基于传输线和二端口理论推导出可用于工程计算的特高压半波长交流线路的准稳态模型。输电线路的正序参数可以等效为π形二端口形式。
无损线路首、末端的有功功率和无功功率方程为:
式中δ为首末端电压相位差,当sinδ=1时,线路传输的有功功率最大,即线路的功率极限为:
以自然功率为基准值,不同线路长度下的极限传输功率特性如下图所示,当βl=π或0时,即l=0或3000km时,理论上功率极限趋于无穷大。因此半波长输电线路的理论传输功率远大于常规线路。
从理论分析上看,当输送距离为半波长时,输电特性等同于一条极短电气距离的输电线路。理论上输电功率可达到无穷大。
但实际的输送功率要受到沿线电压分布和线路绝缘水平等因素的制约。
对于理想半波长输电,首端和末端的电压、电流幅值都相等,相位差180˚。
因此,末端电压和末端电流之间的夹角与首端电压和首端电流之间的夹角相同,电源与负荷之间的电气距离接近于零,经半波长交流输电的远方电源在某些电气特性上几乎等同于受端本地电源。
对无损半波输电线路来说,输电过程既不消耗和吸收有功,也不消耗和吸收无功,有功和无功都无损地从首端传到末端。