送端电网新能源规划中的场景化稳定问题分析与校核

引言

能源转型大背景下，送端电网新能源装机规模急剧攀升。新能源的间歇性、波动性等特点，给电网稳定运行带来诸多挑战。场景化分析能精准模拟不同工况下新能源对电网的影响。

1 送端电网新能源规划中的场景化稳定问题研究意义

在能源结构加速转型的大背景下，送端电网作为新能源大规模开发与外送的核心枢纽，其稳定运行关乎整个电力系统的安全与可靠。新能源出力具有显著的间歇性与波动性，受气象条件、地理环境等因素影响极大，这给送端电网的稳定控制带来了前所未有的挑战。开展送端电网新能源规划中的场景化稳定问题研究，能够全面考虑不同时间尺度、空间分布以及多种运行工况下新能源的出力特性。通过构建丰富多样的场景，可精准模拟新能源接入后送端电网的复杂运行状态，深入剖析潜在的不稳定因素及其作用机理。这不仅有助于提前识别电网运行风险，为规划阶段制定科学合理的应对策略提供依据，还能提升电网对新能源的接纳能力，促进新能源的高效消纳。该研究对于优化电网设备配置、完善控制保护策略具有重要意义，能够增强送端电网的灵活性与适应性，保障其在复杂多变的运行环境下稳定运行，进而推动能源清洁低碳转型，实现电力系统的可持续发展。

2 送端电网新能源规划中的场景化稳定常见问题

2.1 新能源与常规电源打捆送出场景下的暂态功角失稳问题

在高比例新能源接入的送端电网中，新能源与常规水电、火电机组打捆送出成为典型场景。新能源机组因缺乏传统同步发电机的旋转惯量，其出力特性与常规机组存在显著差异。当系统遭受严重故障时，新能源机组在故障后的恢复过程中无法提供足够的动态支撑，导致原动机机械功率与发电机电磁功率难以快速平衡。这种功率失衡会引发发电机转子加速或减速运动，进而造成发电机间转子角差持续增大。若故障切除后系统无法重新建立稳定的功率平衡，暂态功角失稳现象将不可避免。特别是在新能源并网点短路容量较小的情况下，常规电源需为新能源提供短路支撑，此时新能源出力的波动会进一步加剧常规机组的功率调节压力，使得暂态功角稳定问题更为突出。在新能源与常规电源打捆送出的规划场景中，需重点评估新能源出力特性对常规机组暂态功角稳定性的影响，通过构建包含新能源动态特性的等值模型，分析不同故障工况下的功角稳定性，为规划方案提供科学依据。

2.2 特高压直流外送场景下的强直弱交稳定风险

特高压直流输电技术的广泛应用推动了新能源的大规模远距离外送，但送端电网普遍存在“强直弱交”的结构特征。这种结构下，特高压直流输电容量大、传输距离长，而配套的交流网架相对薄弱，电气联系较弱。当系统发生直流闭锁、换相失败等强扰动故障时，直流功率的快速变化会导致送端电网功率失衡，振荡中心易落在弱交流通道上，引发功角失稳问题。多回直流落点集中时，故障引发的功率反复波动会进一步加剧系统过电压和高频问题，使得交流通道的稳定裕度大幅降低。在直流建设过渡期内，若直流配套电源建设滞后，送端电网的短路容量不足，新能源机组在故障后的动态响应特性将直接影响系统的恢复能力。

2.3 新能源高比例接入场景下的宽频振荡问题

随着新能源装机占比的持续提升，电力电子设备在送端电网中的渗透率显著增加，宽频振荡问题成为影响系统稳定运行的新挑战。新能源机组通过电力电子变流器并网，其控制环节与电网之间的相互作用可能引发次同步振荡、超同步振荡以及高频谐波振荡等多种宽频振荡现象。这些振荡的频率范围广、传播路径复杂，易通过电网的电气联系扩散至整个系统，导致新能源机组脱网、保护装置误动等严重后果。特别是在新能源发电经串补线路送出或通过逆变器接入低短路比交流系统的场景中，固定串补与变频器之间的相互作用、锁相环控制参数的不匹配等因素可能激发特定频

率的振荡模式。

3 送端电网新能源规划中的场景化稳定校核策略

3.1 基于多维度场景集构建的全面稳定评估策略

送端电网新能源规划需应对复杂多变的运行环境，构建涵盖气象条件、负荷波动、设备状态等多维度的场景集是开展稳定校核的基础。气象场景需考虑不同季节、昼夜以及极端天气下的光照、风速变化，以准确模拟新能源出力的随机性与波动性。负荷场景应结合区域经济发展、产业结构调整等因素，划分不同负荷水平及增长模式，反映负荷侧的动态特性。设备状态场景则需考虑新能源机组、变压器、输电线路等设备的健康状况与故障概率，评估设备退运对系统稳定的影响。通过综合多维度因素，生成具有代表性的典型场景与极端场景组合，可全面覆盖系统可能面临的运行工况。在此基础上，采用时域仿真、频域分析等方法，对各场景下的系统暂态稳定、电压稳定及频率稳定进行校核，识别潜在风险点，为规划方案提供量化评估依据，确保新能源大规模接入后系统在各类场景下均能保持安全稳定运行。

3.2 考虑新能源动态特性的精细化建模与校核策略

新能源机组的动态特性与传统同步发电机存在显著差异，其控制策略、功率响应特性及故障穿越能力直接影响系统稳定水平。在规划校核中，需建立涵盖新能源机组、变流器控制环节及电网交互作用的精细化模型，准确反映新能源在故障发生、发展及恢复过程中的动态行为。针对风电机组，需考虑其桨距角控制、变流器电流限制等环节对功率输出的影响；对于光伏电站，需模拟最大功率点跟踪控制与低电压穿越功能的协调作用。通过将精细化模型嵌入电磁暂态仿真平台，可真实还原新能源接入后系统的动态过程，揭示新能源控制参数与系统稳定之间的耦合关系。开展参数敏感性分析，识别影响稳定的关键因素，提出优化控制策略或配置动态无功补偿装置等改进措施，提升新能源机组对系统稳定的支撑能力，确保规划方案在新能源动态特性影响下的稳定性。

3.3 面向未来电网演进的动态适应性校核策略

送端电网新能源规划需兼顾当前需求与未来电网演进趋势，构建具有动态适应性的校核框架。随着新能源技术进步、电网结构优化及储能装置的广泛应用，系统运行特性将发生深刻变化。因此，校核策略应具备前瞻性，考虑未来5-10 年甚至更长时间内新能源装机增长、电网网架强化、储能配置规模扩大等因素对系统稳定的影响。通过引入情景规划方法，设定不同发展路径下的未来场景，分析新能源渗透率提升、直流输电容量扩大、交直流混联程度加深等趋势对系统稳定边界的压缩效应。结合在线监测与大数据分析技术，实时获取系统运行数据，动态更新校核模型参数，使校核结果能够反映系统实际运行状态的变化。

结束语

送端电网新能源规划中的场景化稳定问题分析与校核是复杂且关键的任务。通过构建多样场景、运用先进技术深入剖析，可有效识别潜在风险。

参考文献

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