分布式能源资源(DER)越来越多地渗透到电力系统中,已经改变了能源分配的景观,带来了机会和重大挑战。本研究研究了DER整合对电力系统稳定性的影响,重点是电压稳定性,频率稳定性和瞬态稳定性。利用先进的建模,模拟和经验分析方法,对经过同行评审期刊和著名的会议会议进行了对50项高质量研究的全面审查。调查结果表明,可再生能源的间歇性质(例如太阳能和风)导致电压波动,因此需要采取高级控制策略来维持稳定性。此外,基于逆变器的DER的传统同步发电机的位移减少了系统的惯性,带来了严重的频率稳定性挑战,需要创新的解决方案,例如合成惯性和快速频率响应机制。瞬态稳定性问题也因集成而加剧,突出了对高级逆变器控制和增强的故障乘车功能的需求。储能系统(ESS)被确定为缓冲可再生能源的可变性,提供基本服务,例如频率调节和电压支持。但是,高成本和可伸缩性问题仍然是广泛采用的障碍。这项研究强调了支持性监管和政策框架在促进DER的无缝集成的同时,同时保持电网稳定性的重要性。促进智能电网技术和对智能的法规的有效政策对于确保稳定,弹性和可持续的电网至关重要。这项研究有助于更深入地了解DERS引入的复杂动态,并提供有关制定强大策略来解决现代电力系统稳定挑战的见解。
长期灵活性解决方案的投资者需要明确其投资的报酬。这需要对发电、容量可用性和辅助服务进行公平补偿。具有有效价格信号的边际定价应允许足够的租金来支付生产的边际成本(加上额外的租金以支付固定成本,以防安装仅能源市场)。反过来,容量市场可以提供足够的租金来支付投资并维持可用于投资的容量(同时可能降低能源支付的租金)。关于容量市场,在现有容量机制的设计中建议的额外标准或特征以促进非化石能源灵活性的参与,不应排除清洁、长期的灵活性解决方案,如使用气候中性气体的灵活发电厂。此外,电网的稳定运行需要各种辅助服务,如短路功率、同步电容器或电压控制。这些可以由使用气候中性气体的灵活发电厂内在提供,并应反映在市场设计中(例如通过确保服务提供商的公平报酬)。
配电网传统上将连接到输电系统的大型化石燃料发电站生产的电力输送给需求客户。需求客户包括约 230 万工业、商业和家庭客户。现在,越来越多的可再生能源发电机直接连接到配电网。这样做的好处是可以在更靠近需求客户的地方生产电力,从而减少电力系统的损耗。配电网在低压 (38 kV)、中压 (MV;10 kV 或 20 kV) 和低压 (LV) 以及都柏林的 110 kV 网络下运行。一般来说,社区规模项目将以 MV 级别连接,通常为 5 MW 或更低。
执行摘要 有几种火灾风险评估、火灾追踪和火灾响应资源可供使用。风险指标和火灾响应程序有时会进行修改,以包括电力系统环境。风险指标通常评估火灾导致电力系统故障或停电的风险,尤其是对输电系统而言。响应程序经过修改,以确保电力系统设备和急救人员的安全,并协调电力系统停电,以确保火灾期间的安全并防止高风险期间起火。尽管野火响应的某些方面已进行调整以包括电力系统问题,但对电力系统运营和维护的调整以包括野火风险和响应仍处于起步阶段。特别是,评估电力系统组件引发野火可能性的风险指标可能是指导电力系统升级工作和电力系统消防安全措施的重要帮助。
由于不断扩张,当前的互联电力系统是地球上最大、最复杂的人造动态系统。这些庞大的系统具有高度的非线性,在空间和时间上表现出多尺度行为。此外,由于可再生能源的整合,电力系统的随机性和不确定性越来越强。日益增加的复杂性使得分析电力系统中的一系列相关问题变得越来越困难。这里,我们提供了一些典型的例子。暂态稳定评估(TSA)是确保当今庞大电网安全的关键技术,高度的非线性使得电力系统的暂态稳定性分析变得越来越困难。最优潮流(OPF)是能源行业的一个重要的优化问题,它用于系统规划、确定日前市场的价格以及有效分配一天中的发电能力。潮流方程的约束使得OPF问题非凸且难以求解。机组组合(UC)是电力系统调度中一个非常重要的优化问题,它可以建模为NP难混合整数非线性规划。还有与电力系统分析相关的其他问题,例如经济调度、静态稳定性等。一般而言,由于电力系统规模和复杂性的增加,所有上述问题对于传统计算范式来说都变得越来越困难。研究人员正在尝试寻找其他更有效的计算范式来解决这些多方面的问题。随着量子硬件的发展,量子计算作为一种有前途的计算范式开始受到越来越多的关注。诸如HHL、Shor's Factorization和Grover搜索之类的算法可以在量子硬件上实现,以利用量子特性(即叠加和纠缠)来实现量子优势。大规模纠错量子计算机可以解决甚至最大的经典超级计算机都无法解决的问题。然而,在嘈杂的中尺度量子(NISQ)时代,由于量子比特资源的限制(包括但不限于量子比特数量和量子电路深度),在量子硬件上实现的量子算法很难在短时间内应用于实际工业。因此,又提出了另外两类有趣的算法。一类是混合量子-经典算法,将量子计算与经典计算相结合,以降低量子比特资源需求。另一类是量子启发算法,它在经典计算机上运行,并将量子概念引入经典算法。这两类算法也可以带来潜在的性能改进。上述三种量子相关算法的开发和应用引起了广泛关注,并已应用于包括电力系统在内的许多场景。本期特刊旨在探索电力系统问题的新量子相关方法,例如经济调度、最优潮流、机组组合、暂态稳定性和静态稳定性。这些方法基于量子计算 (QC) 技术的应用(即采用量子算法、量子启发算法、量子强化学习或量子神经网络)。通过探索
概述 SaberRD 是一种直观的集成环境,用于设计和分析电力电子系统和多领域物理系统。SaberRD 以成熟的 Saber® 仿真技术为核心,将易用性与处理当今复杂电力问题的能力相结合,使工程师能够探索设计性能、优化稳健性并确保系统可靠性,适用于广泛的发电、转换和配电应用。SaberRD 真正的多领域物理建模能力和无与伦比的分析能力为工程师提供了一个支持完整系统设计的虚拟原型平台。SaberRD 为普通用户和专家用户提供直观灵活的用户界面,可加速汽车、航空航天、国防和工业电力工程组织的设计。
2021 年,莫桑比克的总装机容量约为 2,800 兆瓦,而国有能源公司莫桑比克电力公司 (EDM) 报告的峰值需求为 1,035 兆瓦。超过 50% 的总电力需求来自首都马普托及其周边的南部地区,而只有约 20% 2) 的人口居住在该地区。水电占装机容量组合的最大份额,为 79%,其次是天然气,为 16%。液体燃料和太阳能光伏分别占现有装机容量基数的 4% 和 1%。该国最大的发电厂 Cahora Bassa 水电站的装机容量为 2,075 兆瓦。目前,水电站产生的电力有 75% 以上出口到南非。剩余的容量(约 1,300 兆瓦)用于满足莫桑比克当地的电力需求。
摘要 — 使用精确时间事件监控变电站及其互连拓扑对于现代复杂电力系统网络至关重要。电力系统故障从简单到复杂,需要提供适当的时间同步数字事件和模拟数据,例如电压、电流和频率。电力系统分析师、资产管理团队和工程师必须全面了解电力动态、高分辨率瞬态故障记录和比瞬态故障持续时间更长的低分辨率动态扰动记录,以及相应的顺序事件记录,以评估孤立和互连电力系统故障,准确找到故障源,并采取预防措施避免这些故障再次发生。现代变电站保护和控制智能电子设备 (IED) 提供高分辨率故障记录、时间同步相量数据和带时间戳的事件序列。由于 IED 可以通过全球定位系统 (GPS) 时钟源以亚微秒精度进行时间同步,因此现代 IED 是干扰监测所需的所有数据的完美来源。用于监控和数据采集 (SCADA) 的变电站以太网通信网络(IED 连接在其中)提供了一种经济的解决方案,可将干扰监测数据从 IED 传输到本地归档系统或远程集中系统。本文讨论了新的、优化的干扰监测系统组件及其要求、设计和性能。它展示了如何根据变电站的类型、基础设施或项目时间表,将优化的干扰监测系统经济地调整为独立、混合或完全 IED 集成的系统。它讨论了从不同变电站收集数据并使用工业协议将它们路由到集中位置。它讨论了现代
在电网规划中发现了许多挑战,这些挑战可分为三大类:与发电相关的挑战、建模挑战和不断变化的需求(表 2.1)。在规划的发电方面,有许多动态因素需要考虑。与会者指出,可变可再生能源发电来源的非传统特性为规划问题增加了一层复杂性。很难为随机性进行规划。从集中式资源环境转变为消费者和其他非公用事业公司向电网提供能源的环境,由于缺乏可用的能源存储,增加了规划挑战。通常,当系统有需求时,这些可再生能源是不可用的,而缺乏能源存储来弥补它们的不可用性,加剧了维持发电/需求平衡的挑战。在电网的发电侧增加能源存储可以极大地改变发电机的运行特性,使其更加灵活。很难预见配电和输电系统未来的能源存储技术或容量,以及这些解决方案将以多快的速度部署。输配电系统规划人员利用模型来更好地了解未来各个时间点的电网动态。参与者指出了许多与建模相关的挑战,其中大部分与
作者衷心感谢为本报告做出贡献的赞助商、外部审阅者、内部审阅者以及同事。本报告的完成得益于 Eversource、俄勒冈能源信托、安大略独立电力系统运营商、洛杉矶水电局、国家电网和美国环境保护署的慷慨支持。外部专家审阅者包括俄勒冈能源信托的 Fred Gordon 和 Peter Schaffer;威斯康星大学麦迪逊分校电气工程系的 Bernie Lesieutre;国家电网的 Ezra McCarthy;监管援助项目的 John Shenot;Alison Silverstein Consulting 的 Alison Silverstein;IESO 的 Bronwen Smith 和 Humphrey Tse;以及国家州能源官员协会的 Rodney Sobin。外部审查和支持并不意味着隶属关系或认可。内部审阅者包括 Maggie Molina、Steve Nadel、Neal Elliott 和 Naomi Baum。最后,我们要感谢 Fred Grossberg 对本文的开发编辑和管理; Keri Schreiner、Sean O'Brien 和 Roxanna Usher 负责文字编辑;Eric Schwass 负责图形制作;Wendy Koch 和 Maxine Chikumbo 负责发布本报告。