0 引言

我国西北、东北、华北等地区是风光新能源大规模开发的地区，配套建设一定的火电机组，将新能源和火电电力经特高压/高压直流线路向中东部负荷中心地区远距离送电，是我国重要的能源发展战略[1]，目前已逐步形成多个大规模新能源集中外送系统，可以有效支撑国家绿色经济理念。大规模新能源集中外送系统具有自身调控能力弱、送端系统“强直弱交”问题突出、电力电子设备增多使系统运行特性更为复杂等特点，引起了学术界和工业界的高度重视。

在大规模新能源集中送出系统的安全稳定运行与控制领域，源网协调是重要研究内容。本文阐述新能源大规模外送系统在源网协调方面的主要风险隐患，对仿真评估中的建模、流程及注意事项进行探讨。

1 大规模新能源集中外送系统在源网协调方面面临的风险挑战

大规模新能源集中外送系统的电源形式包括风光新能源以及配套的传统火电，由于外送系统的网架薄弱、稳定水平低，在系统发生故障扰动下，电源与电网之间交互影响，源网协调问题较为突出，主要表现在以下几个方面。

1.1 电压存在大幅波动风险

承担大规模新能源集中外送系统外送电力任务的直流换流站一般配置有大量的滤波器组，其容量可达直流额定功率的 1/2，在直流发生换相失败扰动、直流重启动、直流闭锁故障等暂态过程中，随着直流有功功率跌落，滤波器盈余无功功率注入送端交流系统，会造成交流系统电压暂态升高，使得近区的新能源可能因高电压保护动作大规模脱网[2-4]。图1为对西北电网在网架较薄弱阶段的运行方式下，仿真计算得到的某外送直流闭锁故障整流侧换流母线电压变化情况，从图1中可见暂态最高电压超过1.3 pu。GB/T 19963－2011《风电场接入电力系统技术规定》对风电场的高电压穿越特性规定：当风电场并网点电压超过标称电压的 110 %时，风电场的运行状态由风电机组的性能决定。我国一些地方已实现了1.15倍标称电压不脱网运行，当电压超过1.15倍标称电压时，风电的高电压保护动作切除风机。需要强调风机高电压脱网具有群发性、相继性的特点，在因直流故障导致电压大幅蹿升，大批风电机组因高电压问题脱网后，超高压交流线路潮流减轻，线路无功损耗减小，会引起系统电压进一步升高，可能导致后续阶段的风机脱网过程，也使得电网面临过电压的风险。

图1 直流闭锁故障整流侧换流母线电压 Fig. 1 Rectifier side converter bus voltage under DC blocking fault

1.2 频率大幅波动风险

与常规电源相比，风光新能源缺乏惯量效应，不具备一次调频能力，在新能源接入比例较高条件下，在以下场景有可能引起频率较大幅度的波动[5]。

以国内某型号励磁调节器中的低励限制为例，给出实测模型，如图4所示。

发生新能源大规模群体性脱网故障冲击时，系统频率会发生大幅跌落，有可能引发低频减载动作，如果火电机组的低频保护定值设置过高，在低频减载切除负荷作用尚未完成之前动作，将进一步恶化低频状态，导致更多负荷损失，甚至发生频率崩溃。

2）外送通道解列导致频率升高。

在大规模新能源集中外送系统发生频率、电压等状态量大幅波动期间，常规机组的高频保护、过负荷保护等涉网保护可能动作，动作出口降低机组出力或切除发电机组等。国内外大停电事故表明，发电机涉网保护与电网之间的协调配合是保证系统安全稳定运行的关键因素之一，二者之间如果不协调，可能会诱发连锁性事故，甚至造成事故扩大化的严重后果。为此，应建立与厂家型号原理一致的发电机重要涉网保护仿真模型，包括高低频保护、过负荷保护、失磁保护、失步保护等，发电机重要涉网保护的构成见图 5，准确模拟涉网保护动作条件，为评估涉网保护与电网协调配合关系创造条件。

对于风光新能源与火电机组打捆汇集经联络通道向主网送电的场景，发生联络通道开断的故障时，送端系统与主网解列后频率大幅蹿升，其中的火电机组汽轮机超速保护(over-speed protection control，OPC)可能动作关闭调节汽门，随着机组出力降低频率降低，OPC保护返回，调节汽门重新恢复打开，送端系统频率还会升高，引发OPC保护重新动作，这样使得火电机组功率大幅反复波动，送端系统频率也大幅振荡，极易诱发连锁性事故。图2为西北某风火打捆外送型电网与主网解列故障后，火电机组 OPC保护反复动作时的转速偏差仿真结果，可见周期性振荡非常剧烈，转速偏差的峰值振幅达到2 Hz。

图2 机组OPC保护反复动作转速偏差 Fig. 2 Generator speed deviation with OPC operation

1.3 低频振荡风险

在因直流故障扰动导致系统电压蹿升场景下，直流近区的火电机组励磁调节器自动响应降低励磁水平，其辅助控制环节之一—低励限制将检测励磁水平是否过低，如果低于允许条件会增大励磁电流使机组运行点回到允许范围。国内外已发生过多起因低励限制参数设置不当恶化系统的动态稳定性，产生持续振荡的实际案例。对于大规模新能源集中外送系统，由于直流近区火电机组的容量较大、与直流换流站位置较近，一旦机组发生大幅振荡将对直流的稳定运行构成严重威胁[6-7]。图3给出了在西北某外送直流故障导致送端电压升高条件下，直流近区某台火电机组的低励限制取不同参数时发电机有功功率的变化情况，当低励限制增益 Ku=0.4时的振荡阻尼比较弱，Ku=0.1时振荡可得到有效抑制，在低励限制退出时阻尼比最高。

图3 低励限制不同参数情况下发电机有功功率 Fig. 3 Generator active power under different excitation limiter

2 大规模新能源集中外送系统源网协调仿真评估的精细化建模技术

为了及时识别大规模新能源集中外送系统源网协调相关风险，需要对源网协调问题开展仿真评估工作。本文首先建立较为精细的仿真模型。建议在机电暂态仿真方面，重点加强励磁系统辅助环节、发电机涉网保护以及含动力系统的发电机调速系统建模技术。

2.1 励磁系统辅助控制环节的建模技术

我国对励磁主环的建模工作开展较早，已形成较为成熟的实测建模方法，但对于低励限制、过励限制、V/Hz限制等这些重要的励磁限制环节的建模还未给予足够的重视，在大规模新能源集中外送系统发生电压大幅波动期间，这些励磁限制环节发挥作用，改变励磁系统的输出，进而对系统安全稳定造成重要影响，但是现有的电力系统仿真软件中，励磁限制环节多为原理型模型，其动作逻辑、控制参数等与实际装置差异较大，不能较好地模拟真实动态响应行为，影响仿真评估效果。因此，应加快推进励磁限制环节的实测建模工作，建立涵盖励磁调节器主流厂家型号的励磁限制环节模型库。

1）大量新能源脱网导致频率跌落。

实际电网的运行方式是时变的，网架拓扑结构、开机、负荷都随时间的变化而有所变化。为提高评估效率，应选取有代表性的运行方式，考虑春夏秋冬，以及特殊节假日，安排相应的高峰、平峰、低谷负荷。在开机安排上，对新能源出力设置大出力和小出力不同情况，对常规机组出力设置旋转备用较少的方式，以便考虑对稳定不利的情况。安排交流断面功率应不超过稳定极限，直流送电水平应综合稳定极限和受端需求情况安排适当的功率值。

图4 低励限制的实测模型示例 Fig. 4 Example of under excitation limiter measured model

图8 为利用PSD-FDS软件解决某地区电网与主网解列故障后频率崩溃的案例，图 8(a)为没有采取措施时故障后地区电网频率崩溃曲线，图8(b)为通过优化火电机组调速控制系统参数并采取低频减载措施后地区电网频率变化曲线。

2.2 发电机涉网保护的建模技术

这是否代表了区块链技术将会取代AI，颠覆现有的传播机制，重新创建一个新闻真实环境的理想国呢？就当下来说，AI技术会不断发展，而区块链也不具备AI技术的所有功能，但两者结合模式或许可以让我们真正抵达新闻真实的理想国度。

大规模新能源集中外送系统中的新能源出力波动性大，同时存在因连锁性事故大规模脱网的风险，这就要求火电机组具有较好的一次调频和中长期时间尺度下的二次调频能力。常规机电暂态程序中的调速器控制部分未对锅炉有关的动力系统建模，认为主蒸汽压力恒定不变，机械功率只与调门开度有关，这种近似处理对于暂态过程仿真的误差通常比较小，但对于中长期时间尺度下频率有较大波动的过程进行仿真，主蒸汽压力有明显的波动变化，误差会显著增大。由中国电力科学研究院开发的全过程仿真软件PSD-FDS[8-9]中，已初步建立了含动力系统的火电机组调速控制原理模型，包括机炉协调控制(coordinated control system，CCS)、锅炉、调速器、汽轮机4个部分，其基本结构如图7所示。CCS模块输入发电机电磁功率PE、机组转速ω、锅炉主蒸汽压力pT和蒸汽流量SF，输出燃料控制指令BD给锅炉模块，输出汽门开度指令 TD给调速器模块；调速器模块控制调门开度CV；汽轮机模块输出机械功率。未来应进一步完善该模型的功能结构，提高仿真精度。

例如发电机失磁保护通常的动作判据有转子低电压判据、机端定子阻抗判据、机端低电压判据和逆无功判据等，不同厂家的产品会对这些判据有所取舍之后构成自己的组合判据，因此，在建立失磁保护模型时应根据厂家型号原理建立相应的动作逻辑。图6为国内某型号的发电机变压器组保护中失磁保护动作逻辑使用情况。

图5 发电机重要涉网保护的构成 Fig. 5 Important protections concerned with network

图6 失磁保护的动作逻辑示例 Fig. 6 Logical diagram of loss of excitation protection

2.3 含动力系统的发电机调速控制建模技术

(2)车门对中未调整好。车门调整过程中，若车门对中未调整好，其中一侧门页后密封胶条与铝型材密封框之间会出现缝隙(见图3)，而另一侧密封良好。通常这种情况下，车门仅会在车辆固定一个方向(上行或下行)运行时发生啸叫。

图7 含动力系统的火电机组调速控制基本结构 Fig. 7 Basic structure of speed control of thermal power unit with dynamic system

图 4中：Pg为发电机当前有功功率；Pout为经过测量环节后的输出信号；Kp和 Tp分别为测量环节的增益、时间常数；Qref为查询低励限制内置的与 Pg和 Ut有关的低励限制线后的输出信号；Qg为发电机当前无功功率；ΔQ为 Qref与Qg求差后的信号；VH为经过 PID环节后的低励限制输出信号；K和T1、T2分别为增益和时间常数。

这你还不明白吗？蔡大姐喝了一口茶，故作高深地说，李天明的年龄杠杠已经快到了，听说县里要动他了，可他还想再干一届，去领导那里又是跑又是送求了好多回，领导却始终不同意，李天明便有些心怀不满，回到黄土岗之后，对那些林农说了县里这些年对长江、珠江保护林补助款的处理情况，那些林农便闹起事来了。

图8 频率变化曲线 Fig. 8 Frequency curve

3 大规模新能源集中外送系统源网协调仿真评估的主要流程

大规模新能源集中外送系统源网协调问题的仿真评估主要流程应包括：1）调研收资，获取源网协调相关的重要元件模型及实际参数；2）选取有代表性的系统运行方式；3）灵活设置多种类型的故障，进行时域仿真计算；4）根据时域仿真结果，全面考量电源对系统各种安全稳定形态的影响。

3.1 获取源网协调相关的重要元件模型及实际参数

可以采用专项收资的方式，对电厂机组相关控制系统和保护采用的厂家型号、原理、动作逻辑、定值等情况进行全面了解，以便为建立适用的仿真模型和仿真参数提供依据。特别需要重视第2节提出的励磁系统辅助环节、含动力系统的发电机调速系统以及发电机涉网保护的建模工作，结合实测报告、厂家设计书等资料获取各模型单元的参数。

3.2 选取有代表性的系统运行方式

红外焦平面阵列由红外探测器和读出电路两部分组成[3],红外探测器将红外辐射转换成电信号,读出电路对探测器输出的电信号积分采样,采样结果通过缓冲器串行读出,属于典型的数模混合集成电路。本文设计了一种128×128像素的大面阵红外焦平面阵列智能化读出电路,通过性能指标测试和实验表明,所设计的电路各项技术指标均达到了预期目标。

在着重评估电压、频率波动风险时，宜选取低负荷、小开机系统调压、调频能力较弱的运行方式；在着重评估振荡风险时，宜选取新能源电力汇集外送通道、区域间联络通道潮流较重、阻尼较弱的运行方式。

如今，桥梁工程建设快速发展，很多桥梁工程都面临到跨越既有高速公路的问题，为减小对既有高速公路正常通行的影响，并满足桥梁建设质量与进度要求，需要采用组合梁等全新施工工艺，要求正确掌握其关键技术，以发挥技术应有作用效果。

3.3 灵活设置多种类型的故障

我国电力系统安全稳定权威导则[10-11]将故障形式分为3类：出现概率较高的单一故障(例如任一发电机跳闸或失磁)、出现概率较低的单一严重故障(例如同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功，双回线三相同时跳开)、出现概率很低的多重严重故障(例如故障时开关拒动)，并且要求电力系统针对不同严重程度的故障，有不同级别的安全稳定标准，例如通常发生第一类故障时应不需要采取安控措施就可以保持稳定，发生第二类故障时允许采取安控措施以便保持稳定。在对大规模新能源集中外送系统源网协调仿真评估时，设置的故障形式应涵盖上述3类故障。由于直流故障扰动下风机的大规模脱网往往是系统稳定性进一步恶化的重要诱因，因此要对直流连续换相失败、直流闭锁、直流再启动等故障做重点仿真，分析直流送端近区电压蹿升情况是否会引发风机脱网，并考察常规火电机组控制和保护动作行为的效果。

1.3 统计学方法 采用描述性分析方法，将所有数据输入Microsoft Excel软件进行统计分析。

另外，针对待评估对象特点，可灵活设置故障类型，例如在评估发电机失步保护时，为对它是否在故障导致发电机失步并且振荡中心位于发变组内部条件下正确出口进行评估，可设置机端发生三相较长时间的持续短路而后短路自行消失这样的假想故障形式，以方便制造发电机失步保护的动作条件。

3.4 全面考量电源对系统各种安全稳定形态的影响

电力系统在发生故障扰动并采取必要的措施后，应保持功角、电压、频率稳定，并且系统各元件负载水平不超越故障后短期允许水平。遵循此要求，在对大规模新能源集中外送系统源网协调仿真评估时，需要洞察电源侧的控制保护动作行为对系统各种安全稳定形态的影响，避免片面、僵化的认识。例如低励限制动作完全控制励磁系统输出时，有可能影响强励功能，降低系统暂态稳定性，而以往通常关注于其降低动态稳定性的影响，因此对于仿真结果要仔细分析，明确电源侧的控制保护动作行为的后果及因果链。

4 结论

大规模新能源集中外送系统在源网协调方面存在电压大幅波动、频率大幅波动和低频振荡的风险隐患。为对这些风险点进行有效识别，需要在励磁系统辅助环节、含动力系统的发电机调速系统以及发电机涉网保护方面开展精细化建模，拓展传统机电暂态仿真的范围。在开展源网协调问题的仿真评估时，需要对系统运行方式、故障形式进行合理设置，全面考量电源对系统各种安全稳定形态的影响。

我国大力打造绿色生态环境建设，坚持生态产业化、产业生态化，尤其重视对生态环境的整体建设，绿化种植业得到了前所未有的发展。为此，探究林业苗木种植死亡的原因，并提出相应解决方法，这点很重要。分析了林业苗木种植死亡的原因，提出了有效的解决方法，希望为林业苗木种提供必要的参考。

参考文献

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