新型电力系统电力扰动及其数据分析应用 四川大学 肖先勇 2025 年 7 月 25 日 而 主要内容 CONTENTS 背景 ● 1. 新型电力系统电力扰动 2. 电能质量领域的应用 3. 负荷弹性资源化利用 ● 4. 设备状态识别的应用 g 川 eof c n 涉网设备抗扰能力复 杂 ，扰动影响向网、 源侧延伸并不断加剧。 传播范围广 扰动传播距离可达数 十 公 里 ， 横 跨 多 个 电 压等级。 01 新型电力系统电力扰动 新型电力系统使电力扰动发生频率高、传播范围广、演变形态多、影响危害大，对电力扰 动分析、应用和应对提出了新要求、新挑战。 演变形态多 多元异构设备的扰动 响应特性差异大，扰 动时变形态多样。 动时变形态多样。 发生频率高 多元异构电力电子设 备交互影响，原生、 次生扰动源增加。 14900 系 14700 统 14500 总 14300 14100 第 13900 13700 看 13500 P 13300 22360- 0023:0 次 电 5 服 程 140 N.15 最妆治点相好叶畅障 500kV 110kV 110kV 10kV

和事后恢复的三个阶段，强调既要应对当前事件，也要考虑未来挑战。 从中文词义的角度来看:两者同样面向小概率、高风险的极端事件， 但弹性侧重于系统异常状态下的快速恢复能力，韧性侧重于系统面对 扰动时的极限耐受能力，但随着理论和技术研究的不断发展，两者概 念不断扩展融合，目前已同样可以涵盖系统完整响应过程。因此，本 报告推荐将二者作为同义词使用。 弹性、韧性作为一个跨学科概念，起源于材料力学，最早引入到 能力，后者主要用于描述材料受到使其发生形变的力时对折断的抵抗 能力。 在生态学和社会学中，弹性/韧性是指某一生态系统或社会系统 在面对外部强烈变化时在维持单一平衡态下或保持多个平衡态之间 相互转换的扰动承受能力。生态学和社会学中，弹性/韧性被进一步 阐述为“适应性循环”理论，即通过利用、保存、释放和重组四个阶段， 实现对外部冲击的逐步适应，推动系统的螺旋式发展。 2 在电力领域，弹性、韧性的英文翻译均为 以北京交通大学为代表，认为“所有的（电力系统）韧性（resilience， 亦可译为‘弹性’或‘恢复力’）定义内涵基本一致，都包括系统的 两种核心特性，即应对大型扰动事件（如极端灾害等）的抵抗能力和 恢复能力。”“韧性电网是能够全面、快速、准确感知电网运行态势， 协同电网内外部资源，对各类扰动做出主动预判与积极预备，主动防 御，快速恢复重要电力负荷，并能自我学习和持续提升的电网。”除 此之外，清华大学、浙江大学、重庆大学、国网上海电力公司、国网

对设备状态 、外部环境的感知手段还不够准确 、及时和丰富； 不能实时 、准确的检测制造过程的全面和细节信息； 不能实现对生产各环节的敏捷 、灵活 、柔性的控制； 对异常事件的扰动缺少洞察和预测 ，难以提前做出应对； 对未来事件发生的规律把握难以进行准确预测； 基于外部信息感知迅速做出决策的效率明显不足； 制造系统还不具备思考学习不断自我完善提升的能力；

了电网失衡。另一次大停电事件是 2025 年 4 月在伊比利亚半岛发生的，几乎影响 了西班牙和葡萄牙的全部人口。西班牙政府的报告对停电原因进行了调查，并重 点指出：缺乏对分布式能源及其在电压扰动期间行为的实时可视性和控制是一项 关键的运行挑战。虽然分布式能源并未被认定为事件的主要原因，但报告指出， 过压条件、不合规和其他因素引发的分布式设备断开连接可能进一步加剧了情况， 导致了连带故障。 源的并网也 因此得到了越来越多的支持。这些要求旨在确保扰动期间分布式能源能继续运行 并为系统做出贡献，而不会突然断电，由此维护电力安全。 澳大利亚决定在 2020 年修订分布式能源技术标准，部分原因是通过电网扰动分析 掌握了一些关键的漏洞。值得注意的是，据澳大利亚能源市场运营商（AEMO） 估计，由于穿越要求不足，一些地区在扰动期间有多达 40%的分布式光伏发电中 断。在分布式光伏快 践中就要求使用先进的逆变器方可接入电网。并网导则的修订往往伴随着电网现 10 智能逆变器是太阳能和风电系统中使用的先进逆变器：除了可将直流电转换为交流电外，还提供电压调节、频率响应、无 功功率支持和扰动期间穿越等服务，从而为电网提供支持，使分散资源能够发挥传统发电厂的更多作用。 中国的分布式能源融合发展 第 2 章. 国际经验 国际经验启示 35 IEA. CC BY 4.0

镜像测试及培训（MTT）部分不低于 99.9%； d) 后面各模块如无更高要求，将不再重复规定年可用率。 1.3.5 总体性能要求 a) 系统运行寿命≥12 年； b) 冗余热备用节点之间实现无扰动切换，热备用节点接替值班节 24 电力行业数字化一体化监管平台建设方案 点的切换时间不大于 1 秒； c) 系统服务器、网络设备等 MTBF>20000 小时； d) 从前置机（系统）检测到信息变化至工作站告警信息推出的时 程序 自动选择动态优先级最高的通道值班。系统监视所有通道状态，任何 一通道状态发生变化都会产生告警（通道状态变为中断、备用、值班 等）。 前置机主备切换及通道切换时不得丢失数据，不得产生数据扰动或 跳变。当发现值班通道故障时，自动切换到备用通道，在切换时，正 在传送的信息不丢失，同时发出告警。 具备对综自改造站、共用 RTU 的厂站进行数据采集的功能，即提供 一个厂站可以多个 RTU 本模块部署在安全 I、II、III 区。 2.4.1.1.6 性能要求 a) 数据采集系统年可用率不小于 99.99%； b) 数据采集系统运行寿命不小于 10 年； c) 冗余热备用节点之间实现无扰动切换，热备用节点接替值班节 点的切换时间不大于 5 秒； d) 任何时刻保证热备用节点之间数据的一致性，各节点可随时接 替值班节点投入运行； e) 关键设备（如关键的服务器、网络设备等）MTBF

源电站自启动。 黑启动 20 储能在规模化新能源并网中的应用 ➢ 电站式虚拟同步机通过模拟常规同步发电机的机电暂态特性，能够快速、主动参与电网的有功调频 、无功调压，并提供虚拟惯量，提升系统抗扰动能力； ➢ 电站式虚拟同步机同时兼具传统储能系统调峰填谷功能，为有效改善新能源机组并网友好型和稳定 性提供了坚强支撑。 电站式虚拟同步机 指标 启动时间/s 响应时间/s 调节时间/s 有功功率误差/%

控制方法 • CN201410855942.8，国家发明专利 孤立电网中电压敏感性工业负荷时变阻尼特性的控制方法 • CN201410855942.8，国家发明专利 一种考虑孤立电网多种功率扰动下电解铝负荷参与系统频率控制方法 • CN201710696918.7，国家发明专利 基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法 • CN201710476023.3，国家发明专利 一种基于时序优化的钢厂负荷管理方法

预测偏差范围，影响电力系统供需平衡的风险。 （二）市场价格异常风险，指部分时段或局部地区市场价格持 续偏高或偏低，波动范围或持续时间明显超过正常变化范围的风 险。 （三）电力系统安全运行风险，指电力系统在运行中承受扰动 时，无法承受住扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受的运行工 况，或者在新的运行工况下，各种约束条件不能得到满足的风险。 （四）电力市场技术支持系统风险，指支撑电力市场的各类技 术支持系统出现异常或不可用状态，影响市场正常运行的风险。

部分区域不允许三年一收，可适当按照单年调整价格，或者逐年递减 ① 点位数比较少的情况下，监测终端模块指导价按照单个点位适当增加收费 安装注意事项 01 尽量安装在室内，远离易燃、易爆炸、易腐蚀性物质 电源接入应无大电流扰动，电源供应稳定充足 通讯天线不可放置于屏蔽金属盒内部，同时注意防雷 02 03 安装难点 点位多 1 、采用多回路产品 2 、如果多台设备并 联在一条线路上，并 且设备类型相同，联 动开、停机的话，可

电压稳定在 ±3% 范围内 模拟光伏发电对内部 电网潮流的影响 12 第三部分 短路电流： 确保电网安全 13 短路电流定义及其影响 1. 短路电流是电力系统中最关键的现象之一。它们发生在故障或扰动期间，导致异常高的电流流经 网络。这些电流可能对设备造成重大损坏，破坏电网稳定性，并对用户构成安全风险。 | 什么是短路电流？ 短路电流是由于电路中形成异常低电阻路径（低阻抗）而产生的，通常由以下原因导致：