随着近海风电资源开发饱和,远海风电的开发利用日益受到重视。柔性直流输电技术(voltage source converter based-high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)凭借其灵活可控、可孤岛运行及适应远距离输电等优势,成为规模化远...随着近海风电资源开发饱和,远海风电的开发利用日益受到重视。柔性直流输电技术(voltage source converter based-high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)凭借其灵活可控、可孤岛运行及适应远距离输电等优势,成为规模化远海风电输送的首选技术。然而,大容量的海上风电柔直工程大规模接入,将给电网带来弱系统、低惯量和电压支撑不足等稳定性挑战。因此,提升海上风电柔性直流外送系统的主动支撑能力成为国内外研究热点。为此,首先介绍了海上风电柔直外送系统拓扑结构和传统控制策略。接着,从有功和无功支撑2个层面,讨论了跟网型控制结构下通过附加控制策略实现主动支撑的方法及其局限性。然后,探讨了对构网型主动支撑技术的需求与相关标准,并梳理分析了构网型控制结构下不同的技术路线及其特点。最后,展望了技术发展趋势,并指出了当前研究及工程应用中面临的关键问题及挑战。展开更多
为充分利用构网控制的电压源特性,协同场站内多无功源进一步提升新能源场站对高比例新能源电力系统的暂态电压主动支撑能力,提出了基于构网变流器的新能源场站暂态电压分散协同控制策略,包括多无功源暂态电压控制改进策略和容量配置方...为充分利用构网控制的电压源特性,协同场站内多无功源进一步提升新能源场站对高比例新能源电力系统的暂态电压主动支撑能力,提出了基于构网变流器的新能源场站暂态电压分散协同控制策略,包括多无功源暂态电压控制改进策略和容量配置方法两方面。首先,对场站无功源的基本特性进行分析。然后,构网变流器增加了基于无功补偿的暂态控制,提高暂态内电势电压。跟网变流器和静止同步补偿器(static var generator, SVG)分别通过暂态有功/无功自适应变化控制策略、暂态参考值变化策略,增大两者的暂态无功出力。静止无功补偿器(static var compensator, SVC)采用暂稳态切换控制策略,由稳态的无功控制切换为电压控制,以进一步提高电压调节水平。同时基于最大暂态电流和补偿容量需求提出多无功源的容量配置方法。最后,构建弱电网下暂态电压主动支撑典型场景,验证了所提分散协同控制策略提高了场站的暂态电压支撑能力,挖掘了构网控制在场站主动暂态电压支撑方面的作用。展开更多
随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压...随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压的基于全状态反馈的电池储能系统自治控制方法。首先,基于Kv(Vg-vg)下垂和虚拟电容C惯量技术,设计静态功率支撑控制和动态电压支撑控制模块,使得电池储能系统可提供电网功率(静态)支撑和电压(动态)支撑;其次,采用全状态反馈方法将电压控制器和电流控制器合并,使得所提控制器设计更系统化和灵活化,并可减小单相接地故障引起的电压振荡;然后,为了维持电池储能荷电状态SOC(state-of-charge)的稳定,设计基于调节因子α的电池储能SOC控制器,以进一步提升电池储能系统的自治运行能力;最后,通过MATLAB和半实物仿真平台对14节点直流系统进行案例研究,仿真结果验证了所提方法在静态功率、动态电压双支撑及单线接地故障时的有效性。研究结果表明,所提方法下电池储能系统可连接到电网中的任何关键节点,通过本地监测扰动可主动支撑电网公共连接点电压,不受扰动影响,且可独立运行控制。此外,该方法还可防止暂态低压事故时变流器过流等问题,最终实现BES的自治运行能力。展开更多
随着高比例新能源电力系统的发展,系统等效转动惯量大幅下降,电网发生故障时,系统频率稳定问题愈发凸显。针对该问题,提出了一种以开绕组电励磁同步电动机(open-winding wound field synchronous motor,OW-WFSM)为接口的并网变流器供电...随着高比例新能源电力系统的发展,系统等效转动惯量大幅下降,电网发生故障时,系统频率稳定问题愈发凸显。针对该问题,提出了一种以开绕组电励磁同步电动机(open-winding wound field synchronous motor,OW-WFSM)为接口的并网变流器供电系统。在建立OW-WFSM数学模型的基础上,分析了系统功率、电压电流矢量关系,由此设计了基于相位差闭环控制的变流器矢量控制策略以及OW-WFSM励磁系统无功-电压协调控制策略,实现了变流器与OW-WFSM的功率解耦控制与稳定传输,并利用Lyapunov稳定性定理对控制原理进行了分析验证。通过对系统暂态频率支撑能力的分析,证明了所提拓扑中OW-WFSM仍具备惯量响应能力。同时,采用电机转子位置定向的变流器能够自然增发有功,实现了电网惯性和有功支撑能力的进一步提升。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。展开更多
基金Supported by National Natural Science Foundation Of China （60873235, 60473099）, Science-Technology Development Key Project of Jilin Province of China （20080318）, and Program of New Century Excellent Talents in University of China （NCET-06-0300）
文摘随着近海风电资源开发饱和,远海风电的开发利用日益受到重视。柔性直流输电技术(voltage source converter based-high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)凭借其灵活可控、可孤岛运行及适应远距离输电等优势,成为规模化远海风电输送的首选技术。然而,大容量的海上风电柔直工程大规模接入,将给电网带来弱系统、低惯量和电压支撑不足等稳定性挑战。因此,提升海上风电柔性直流外送系统的主动支撑能力成为国内外研究热点。为此,首先介绍了海上风电柔直外送系统拓扑结构和传统控制策略。接着,从有功和无功支撑2个层面,讨论了跟网型控制结构下通过附加控制策略实现主动支撑的方法及其局限性。然后,探讨了对构网型主动支撑技术的需求与相关标准,并梳理分析了构网型控制结构下不同的技术路线及其特点。最后,展望了技术发展趋势,并指出了当前研究及工程应用中面临的关键问题及挑战。
文摘为充分利用构网控制的电压源特性,协同场站内多无功源进一步提升新能源场站对高比例新能源电力系统的暂态电压主动支撑能力,提出了基于构网变流器的新能源场站暂态电压分散协同控制策略,包括多无功源暂态电压控制改进策略和容量配置方法两方面。首先,对场站无功源的基本特性进行分析。然后,构网变流器增加了基于无功补偿的暂态控制,提高暂态内电势电压。跟网变流器和静止同步补偿器(static var generator, SVG)分别通过暂态有功/无功自适应变化控制策略、暂态参考值变化策略,增大两者的暂态无功出力。静止无功补偿器(static var compensator, SVC)采用暂稳态切换控制策略,由稳态的无功控制切换为电压控制,以进一步提高电压调节水平。同时基于最大暂态电流和补偿容量需求提出多无功源的容量配置方法。最后,构建弱电网下暂态电压主动支撑典型场景,验证了所提分散协同控制策略提高了场站的暂态电压支撑能力,挖掘了构网控制在场站主动暂态电压支撑方面的作用。
文摘随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压的基于全状态反馈的电池储能系统自治控制方法。首先,基于Kv(Vg-vg)下垂和虚拟电容C惯量技术,设计静态功率支撑控制和动态电压支撑控制模块,使得电池储能系统可提供电网功率(静态)支撑和电压(动态)支撑;其次,采用全状态反馈方法将电压控制器和电流控制器合并,使得所提控制器设计更系统化和灵活化,并可减小单相接地故障引起的电压振荡;然后,为了维持电池储能荷电状态SOC(state-of-charge)的稳定,设计基于调节因子α的电池储能SOC控制器,以进一步提升电池储能系统的自治运行能力;最后,通过MATLAB和半实物仿真平台对14节点直流系统进行案例研究,仿真结果验证了所提方法在静态功率、动态电压双支撑及单线接地故障时的有效性。研究结果表明,所提方法下电池储能系统可连接到电网中的任何关键节点,通过本地监测扰动可主动支撑电网公共连接点电压,不受扰动影响,且可独立运行控制。此外,该方法还可防止暂态低压事故时变流器过流等问题,最终实现BES的自治运行能力。
文摘随着高比例新能源电力系统的发展,系统等效转动惯量大幅下降,电网发生故障时,系统频率稳定问题愈发凸显。针对该问题,提出了一种以开绕组电励磁同步电动机(open-winding wound field synchronous motor,OW-WFSM)为接口的并网变流器供电系统。在建立OW-WFSM数学模型的基础上,分析了系统功率、电压电流矢量关系,由此设计了基于相位差闭环控制的变流器矢量控制策略以及OW-WFSM励磁系统无功-电压协调控制策略,实现了变流器与OW-WFSM的功率解耦控制与稳定传输,并利用Lyapunov稳定性定理对控制原理进行了分析验证。通过对系统暂态频率支撑能力的分析,证明了所提拓扑中OW-WFSM仍具备惯量响应能力。同时,采用电机转子位置定向的变流器能够自然增发有功,实现了电网惯性和有功支撑能力的进一步提升。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
