Chapter 1
第1章 理论基础

1.1 新能源消纳的有效安全域

1.1.1 经典安全域

电力系统的安全域有较长的研究历史，成果诸多。经典的安全域基于直流潮流分析方法给出，指的是在给定电网拓扑结构下，能够满足电力系统功率平衡约束、支路潮流约束以及平衡机调整范围约束的节点有功功率注入域（包括发电机节点及负荷节点）[1]。

然而，在大规模新能源的并网消纳问题中，安全域分析有其独特特点，体现在以下几个方面。

1）功率差额的多机平衡机制：经典安全域方法在求解直流潮流方程时，预先设定的平衡节点将对功率差额进行补偿，保证电力系统供需的平衡。而在实际运行中，注入功率扰动造成的系统功率供需差额将根据参与因子的大小，在自动发电控制（Automatic Generation Control，AGC）机组间进行分配，从而形成了新能源并网消纳的多机平衡机制。

2）区别化的考察对象：在对大规模新能源并网消纳策略的优化过程中，电网运行人员并非是同等程度地关心所有节点功率扰动的安全接纳范围。在不考虑机组或传输线路故障及常规机组发电计划执行偏差的情况下，系统中需要关注的往往是风电等不确定性电源接入节点的安全接纳范围。

3）存在无效的安全域：对于需要考察的节点，安全域也并非越大越好。对于注入存在扰动的节点，只有与扰动范围重合的部分安全域才是对系统应对扰动有效的安全域。由于系统中机组的调节能力有限、支路的传输能力有限，节点的安全注入范围之间必然存在相互挤压的现象。因而，在进行新能源并网消纳策略优化决策时，要使有限的系统资源尽量形成有效的安全域，以提高系统应对新能源发电功率扰动的总体能力。

由此，接下来定义新能源消纳的有效安全域，给出大规模新能源并网消纳中所需的安全域形式。