提升海上风电经柔直联网系统频率稳定性的协调控制策略 被引量：17

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作者 江守其 徐亚男 +2 位作者 李国庆 辛业春 王丽馨 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期194-201,共8页

针对大规模海上风电经柔直联网引起的受端电网惯量降低、频率调节能力下降等问题,提出了海上风电与柔直主动支撑系统频率的协调控制策略.在惯量支撑方面,利用直流电容能量主动支撑系统惯量,并通过直流电压建立风机转速与频率的耦合关系... 针对大规模海上风电经柔直联网引起的受端电网惯量降低、频率调节能力下降等问题,提出了海上风电与柔直主动支撑系统频率的协调控制策略.在惯量支撑方面,利用直流电容能量主动支撑系统惯量,并通过直流电压建立风机转速与频率的耦合关系,提出了基于差异化转子动能调节的风电场惯量支撑协调控制策略,以提升受端电网惯量水平.在频率偏差调节方面,根据本地直流电压偏差量,提出了基于风机变速控制与桨距角控制的风电场一次调频策略,并设计了基于附加桨距角控制的风电场二次调频策略,以提高系统的频率稳定性.最后,设计了多时间尺度频率支撑控制策略的协调配合流程,并基于RT-LAB OP5600实时数字仿真平台验证了所提策略可有效提升系统的频率支撑能力. 展开更多

关键词 海上风电经柔直联网系统 惯量支撑 一次调频 二次调频 协调控制策略

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海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化

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作者 叶柏贤 王学梅 +2 位作者 刘航 廖芳群 汪娟娟 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第17期68-80,共13页

当海上风电-柔直并网工程与常规直流工程受端落点距离相近时,将形成混合多馈入直流输电系统,而该类系统的谐振特性尚不清楚。为此,文中基于广义平均理论开发了电网换相换流器和模块化多电平换流器的传递函数计算模型。在此基础上,采用... 当海上风电-柔直并网工程与常规直流工程受端落点距离相近时,将形成混合多馈入直流输电系统,而该类系统的谐振特性尚不清楚。为此,文中基于广义平均理论开发了电网换相换流器和模块化多电平换流器的传递函数计算模型。在此基础上,采用考虑频变分布特性的长距离直流输电线路谐波阻抗模型,依托实际工程的典型控制结构和实例参数,建立了海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统的线性化频域模型。然后,推导出刻画系统稳定性的单输入-单输出等效交流导纳,并分析了系统的潜在谐振问题,探究了海上风电-柔直与常规直流送端系统、柔直换流站和常规直流换流站间的控制器交互影响,以及直流功率、联络线长度、换流站无功出力等对系统稳定性特征的影响。最后,提出一种基于交流电流反馈的阻抗重塑策略,并在PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真模型中验证了所提控制器的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 基于模块化多电平换流器的高压直流 混合多馈入系统 谐振 阻抗重塑 稳定性 广义平均理论

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基于超级电容储能的风电经柔性直流并网系统交流故障穿越策略

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作者 张芳 黄河 梁修功 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第4期37-44,66,共9页

基于模块化多电平换流器的柔性直流(MMC-HVDC)输电技术是大规模新能源基地并网送出的首选方案,为了解决风电经MMC-HVDC并网系统在受端交流系统发生故障期间的穿越问题,提出一种采用模块化设计的直挂式超级电容储能系统拓扑结构。为了解... 基于模块化多电平换流器的柔性直流(MMC-HVDC)输电技术是大规模新能源基地并网送出的首选方案,为了解决风电经MMC-HVDC并网系统在受端交流系统发生故障期间的穿越问题,提出一种采用模块化设计的直挂式超级电容储能系统拓扑结构。为了解决实际超级电容参数不一致所导致的储能系统充放电能力削弱的问题,提出冗余子模块数量的计算方法。针对受端交流系统故障,提出基于超级电容储能系统的故障穿越策略,因储能系统建模存在不确定性,基于H∞鲁棒控制理论设计超级电容储能系统双向DC/DC变换器的电流内环控制器。通过仿真验证所提超级电容储能系统拓扑结构和故障穿越策略的正确性、有效性,结果表明各储能子模块的超级电容电压能够实现均衡,并有效抑制直流线路过电压。 展开更多

关键词 海上风电 柔性直流输电系统 超级电容储能 故障穿越 直流过电压

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海上风电场交流集电和多端柔直输电并网系统多目标优化规划 被引量：14

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作者 梁宇涛 林舜江 +2 位作者 冯祥勇 赖信 刘明波 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期2404-2415,I0043,I0044,共14页

集电和输电并网系统的优化规划对海上风电场(offshore wind farm,OWF)的投资经济性和运行可靠性有着重要影响。对于OWF中交流集电和多端柔直输电的并网方式,建立了拓扑与潮流耦合的兼顾经济性和可靠性的多目标优化规划模型。模型中利用... 集电和输电并网系统的优化规划对海上风电场(offshore wind farm,OWF)的投资经济性和运行可靠性有着重要影响。对于OWF中交流集电和多端柔直输电的并网方式,建立了拓扑与潮流耦合的兼顾经济性和可靠性的多目标优化规划模型。模型中利用拓扑冗余度直接近似计算风机停运损失电量,并考虑了新型双边环形的交流集电系统拓扑结构和基于连通性约束的多端柔直输电系统拓扑结构,实现了对集电和输电系统拓扑连接,交流和直流海底电缆类型,海上升压换流站数量、容量、位置,和连接到海上升压换流站馈线数量的协调优化规划。并且,提出了一种直接求解多目标优化问题折中最优解的方法,通过凸化处理将原混合整数非线性规划模型转化为混合整数凸二次规划模型,以高效求解获得最优规划方案。最后,对2个分别含36台和78台风机的实际OWF算例进行分析,验证了所提出模型和方法的正确有效性。 展开更多

关键词 海上风电场 交流集电系统 多端柔直输电系统 拓扑优化 多目标优化规划

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考虑送端影响的海上风电经柔直并网系统电压支撑强度量化分析 被引量：4

5

作者 林毅 唐雨晨 +3 位作者 欧鉴贤 吴威 边晓燕 赵晋斌 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4524-4533,I0034,共11页

为弥补当前海上风电经柔直并网系统电压支撑强度评价指标的受端电压支撑因素考虑不足和忽略送端对受端影响等问题,提出考虑送端影响的海上风电经柔直馈入短路比。首先,分析海上风电经柔直并网系统结构与控制方式,明晰柔性直流输电系统... 为弥补当前海上风电经柔直并网系统电压支撑强度评价指标的受端电压支撑因素考虑不足和忽略送端对受端影响等问题,提出考虑送端影响的海上风电经柔直馈入短路比。首先,分析海上风电经柔直并网系统结构与控制方式,明晰柔性直流输电系统中送端大容量海上风电有功出力对受端交流电网的电压稳定影响;其次,提出受端交流电网影响因子,将受端电网中各有功、无功源对并网点电压的影响进行等效量化;然后基于影响因子,提出海上风电经柔直馈入短路比,不仅能反映送端对受端的影响,还兼顾换流站对并网点电压的支撑作用,使指标具有较高适用性;最后,通过实际电网仿真验证了所提指标的有效性,并获得临界短路比以完善电压支撑强度评价指标,研究结论可用于海上风电经柔直并网系统的规划和运行。 展开更多

关键词 海上风电 柔性直流输电 电压支撑强度 受端交流电网影响因子 海上风电经柔直馈入短路比

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海上风电-柔直送端系统频率控制研究现状及建议 被引量：11

6

作者 谢小荣 苏开元 +1 位作者 邱银锋 车久玮 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期136-147,共12页

海上风电通过柔性直流远距离输送是大规模开发远海风资源的重要手段,然而风电的低惯性、波动性及电力电子化系统动态易对送端系统及其接入电网的频率稳定产生重大挑战。为应对海上风电并网频率稳定问题,提升海上新能源电源频率支撑能力... 海上风电通过柔性直流远距离输送是大规模开发远海风资源的重要手段,然而风电的低惯性、波动性及电力电子化系统动态易对送端系统及其接入电网的频率稳定产生重大挑战。为应对海上风电并网频率稳定问题,提升海上新能源电源频率支撑能力,本文对海上风电-柔直送端系统的频率控制研究进行系统论述。首先,明确了该系统的基本结构和频率控制要求;其次,从风电机组侧、柔直换流站侧和风电-柔直双侧协调控制三方面,总结已有基于下垂控制及虚拟惯量控制的跟网型控制策略或基于虚拟同步机控制的构网型控制策略,比较有储能或无储能情况下海上风电场控制方式,介绍基于通信或直流电容电压控制、辅助直流电压控制等非通信手段的换流站控制策略和风电-柔直协调控制策略,分析了各控制策略的特点;最后,从参数设计、协调控制及储能配置等方面探讨了已有控制策略面临的问题及挑战,并给出了综合自适应参数体系、多时间尺度分区协调控制和分散式储能等潜在改进思路及建议。 展开更多

关键词 海上风电-柔直送端系统 频率控制 下垂控制 辅助直流电压控制 协调控制

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海上风电柔直并网系统主动能量控制与交流耗能装置协同策略 被引量：19

7

作者 张浩博 向往 +1 位作者 周猛 文劲宇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4319-4329,共11页

针对目前海上风电柔直并网系统采用直流耗能装置存在的工程经济性差、能量浪费等问题,该文提出一种能够协同交流耗能装置运行的主动能量控制策略。首先,通过计算柔直系统能量裕度,定量地验证基于主动能量控制的盈余功率解决方案的可行... 针对目前海上风电柔直并网系统采用直流耗能装置存在的工程经济性差、能量浪费等问题,该文提出一种能够协同交流耗能装置运行的主动能量控制策略。首先,通过计算柔直系统能量裕度,定量地验证基于主动能量控制的盈余功率解决方案的可行性。随后,提出柔直换流器交直流电流对偶控制技术,构建换流器的电容能量控制器。进一步考虑交流耗能装置的运行特性,提出换流器能量–交流电压控制器。在此基础上,设计可充分利用柔直系统能量裕度的主动能量控制与交流耗能装置协同控制方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建典型海上风电柔直并网系统的仿真模型,对不同故障类型的交流故障进行仿真,验证所提主动能量控制与交流耗能装置协同策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 柔直输电系统 交流故障 盈余功率 交流耗能装置 交直流电流对偶控制 能量控制

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基于故障录波的海上风电经柔直并网系统阻抗分析方法 被引量：10

8

作者 宾子君 袁宇波 +4 位作者 许瑨 孔祥平 李鹏 张弛 邹小明 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期2920-2927,共8页

宽频振荡问题是制约大规模海上风电经柔性直流并网系统大功率运行的关键难题,已有方法难以分析复杂工况下风电场与柔直系统的阻抗特性与宽频振荡模式,使得工程上振荡源定位与阻抗优化存在困难。提出一种基于故障录波的系统阻抗分析方法... 宽频振荡问题是制约大规模海上风电经柔性直流并网系统大功率运行的关键难题,已有方法难以分析复杂工况下风电场与柔直系统的阻抗特性与宽频振荡模式,使得工程上振荡源定位与阻抗优化存在困难。提出一种基于故障录波的系统阻抗分析方法,首先,针对谐振工况下各端口电压与电流波形数据,应用窗口傅里叶分析与相序变换提取对应序分量;其次,在谐振频率下构建谐波序网络方程,将谐波源与端口阻抗作为未知量;最后,基于谐波序网络方程与端口电气量构造目标函数,结合系统拓扑参数与稳态物理特性确定变量初值与不等式约束。将阻抗分析抽象为一个非线性方程组的最优解问题,应用粒子群算法求解上述优化问题,获得风电集群与柔直系统的谐波阻抗。参考某实际工程参数,设计了6风电集群经柔直送出系统验证所提方法的有效性与准确性。 展开更多

关键词 宽频振荡 海上风电 柔直 阻抗分析

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基于MMC的海上风电柔性直流送出控制策略研究 被引量：34

9

作者 宋延涛 范雪峰 +3 位作者 吴庆范 刘旭辉 曹森 王大江 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期63-74,共12页

随着国内外大容量远距离海上风电的开发,采用基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流送出方式具有更大的经济优势。文中在介绍MMC工作原理和海上风电柔性直流送出拓扑基础上,提出了陆上换流站有源控制、... 随着国内外大容量远距离海上风电的开发,采用基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流送出方式具有更大的经济优势。文中在介绍MMC工作原理和海上风电柔性直流送出拓扑基础上,提出了陆上换流站有源控制、海上换流站无源控制、陆上换流站直流耗能装置协调控制、海上换流站双联接变协调控制及系统启动顺序控制等核心控制策略;通过搭建基于实时数字仿真系统(real time digital simulation system,RTDS)的海上风电柔性直流送出控制保护系统仿真试验平台,分别进行了MMC充电、MMC解锁、海上换流站网侧交流电压升压、海上风电场并网、海上站单联接变故障退出、网侧交流故障穿越及MMC闭锁等项目的仿真试验,充分验证海上风电柔性直流送出系统核心控制策略的正确性,为未来的海上风电柔性直流送出工程应用提供了重要参考。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 海上风电 柔性直流 控制策略 实时数字仿真系统

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±500 kV海上柔直换流阀轻型化设计及仿真分析 被引量：6

10

作者 郑全旭 孙小平 +3 位作者 娄彦涛 张雷 张艳梅 董妍波 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期188-201,共14页

海上柔直换流阀的尺寸重量直接关系海上换流平台设计制造、制造成本,换流阀轻型化设计将是产品主要攻克技术之一。文中通过分析±500 kV 2 GW海上柔直换流阀常规设计,对比分析传统支撑式换流阀的结构特征;从功率模块、阀段和阀塔3... 海上柔直换流阀的尺寸重量直接关系海上换流平台设计制造、制造成本,换流阀轻型化设计将是产品主要攻克技术之一。文中通过分析±500 kV 2 GW海上柔直换流阀常规设计,对比分析传统支撑式换流阀的结构特征;从功率模块、阀段和阀塔3个层面分析轻型化柔直换流阀设计方法,并通过采用有限元法仿真验证其工程可实施性,凸显其技术优势,对海上柔直换流阀推广应用具有重大影响。 展开更多

关键词 柔性直流输电系统 柔直换流阀 海上风电柔性直流送出系统 海上风电 轻型化设计

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海上风电中频交流直流混合汇集直流送出系统

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作者 涂睿 向往 +3 位作者 张港华 石馨瑶 杨明睿 文劲宇 《电网技术》 2025年第11期4526-4535,I0028-I0032,共15页

海上风电并网系统通常采用35kV或66kV交流海缆将电能汇集至海上模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)平台。随着并网规模扩大,汇集海缆数目和海上平台成本急剧上升。针对2GW及以上远海风电并网场景,提出海上风电中频... 海上风电并网系统通常采用35kV或66kV交流海缆将电能汇集至海上模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)平台。随着并网规模扩大,汇集海缆数目和海上平台成本急剧上升。针对2GW及以上远海风电并网场景,提出海上风电中频交流与直流混合汇集直流送出系统,设计中频交流汇集优选电压与频率。首先介绍系统拓扑,远海风场中靠近海上换流平台的风机采用中频交流汇集,远端采用直流汇集,交直流电能通过DR/MMC混合换流器直流送出。然后,分析系统运行特性,设计系统协调控制策略;分析中频交流汇集电压和频率对设备性能的影响,建立并网系统经济性分析模型,计算系统投资成本和损耗费用。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建并网系统仿真模型,对比不同汇集电压和频率下的系统运行特性。结果表明,中频交流汇集优选电压与频率为110kV/175Hz。 展开更多

关键词 海上风电 柔直输电系统 二极管整流器 中频汇集 电压频率优选

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基于半桥子模块的直流卸荷装置 被引量：2

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作者 刘欣和 李道洋 +3 位作者 吴庆范 范雪峰 王大江 李强 《电力工程技术》 北大核心 2022年第5期50-57,共8页

海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲... 海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。 展开更多

关键词 海上风电 柔性直流(柔直)送出 直流卸荷装置 故障穿越 海上换流站 半桥子模块

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