中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (3): 170-182.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202305006
周于清1(), 李大虎2, 姚伟1(
), 宗启航1, 周泓宇1, 文劲宇1
收稿日期:
2023-05-04
出版日期:
2024-03-28
发布日期:
2024-03-26
作者简介:
周于清(2000—),女,硕士研究生,从事新能源发电系统建模、稳定分析与主动控制技术研究,E-mail:yuqingzhou@hust.edu.cn基金资助:
Yuqing ZHOU1(), Dahu LI2, Wei YAO1(
), Qihang ZONG1, Hongyu ZHOU1, Jinyu WEN1
Received:
2023-05-04
Online:
2024-03-28
Published:
2024-03-26
Supported by:
摘要:
中国湖北等地已形成高比例新能源和直流共同馈入的新型受端电力系统,光伏电站馈入直流受端换流站近区时,电力电子设备次同步振荡特性及子系统间交互作用有待分析。采用特征值分析法,对大规模光伏电站馈入对直流系统稳定性影响展开研究。首先,建立了大规模光伏电站直流受端并网系统小信号分析模型,从模态角度证实光伏电站馈入对直流系统稳定性存在较大影响。进一步,通过主导模态观察各子系统间的交互作用特性,以减小系统次同步振荡风险为目标,整定光伏控制参数可行域。最后,定义子系统参与度,衡量运行参数对系统间次同步交互作用的影响,得出受端电网强度较小、光照强度较大时,光伏电站与直流系统间交互作用更强的结论,同时在设计光伏电站并网时应选取阻抗比小的导线,减小光伏并网线路距离。研究结论可为光伏并网设计提供理论依据。
周于清, 李大虎, 姚伟, 宗启航, 周泓宇, 文劲宇. 受端近区光伏电站对LCC-HVDC系统稳定性影响分析[J]. 中国电力, 2024, 57(3): 170-182.
Yuqing ZHOU, Dahu LI, Wei YAO, Qihang ZONG, Hongyu ZHOU, Jinyu WEN. Stability Analysis of LCC-HVDC with PV Station at the Receiving End[J]. Electric Power, 2024, 57(3): 170-182.
类型 | 参数 | 数值 | ||
直流系统 | 额定电压/kV | 500 | ||
额定功率/MW | 1000 | |||
换流站 | Kr∶1 | 345 kV/213 kV | ||
1∶Ki | 209 kV/230 kV | |||
Kp1 | 30 | |||
Ki1 | 1200 | |||
Kp2 | 50 | |||
Ki2 | 1000 | |||
直流线路 | Ldc/H | 0.5968 | ||
Rdc/Ω | 2.5 | |||
交流系统 | 送端等效电阻/Ω | 4.778 | ||
送端等效电抗/H | 0.1509 | |||
受端等效电阻/Ω | 8.24 | |||
受端等效电抗/H | 0.0851 |
表 1 LCC-HVDC系统主要参数
Table 1 Parameters of LCC-HVDC system
类型 | 参数 | 数值 | ||
直流系统 | 额定电压/kV | 500 | ||
额定功率/MW | 1000 | |||
换流站 | Kr∶1 | 345 kV/213 kV | ||
1∶Ki | 209 kV/230 kV | |||
Kp1 | 30 | |||
Ki1 | 1200 | |||
Kp2 | 50 | |||
Ki2 | 1000 | |||
直流线路 | Ldc/H | 0.5968 | ||
Rdc/Ω | 2.5 | |||
交流系统 | 送端等效电阻/Ω | 4.778 | ||
送端等效电抗/H | 0.1509 | |||
受端等效电阻/Ω | 8.24 | |||
受端等效电抗/H | 0.0851 |
类型 | 参数 | 数值 | ||
光伏电池阵列 | 标准温度/℃ | 25 | ||
标况短路电流/A | 9.16 | |||
标况开路电压/V | 36 | |||
最大功率电流/A | 8.45 | |||
最大功率电压/V | 29.62 | |||
并联个数Np | 6700 | |||
串联个数Ns | 300 | |||
DC-DC变换器 | 续流电感L/mH | 0.075 | ||
光伏出口电容/μF | 1000 | |||
VSC | Kpdc | 10 | ||
Kidc | 50 | |||
Kpd | 2 | |||
Kid | 20 | |||
Kpq | 50 | |||
Kiq | 1 | |||
交流并网线路 | L/H | 0.04 | ||
锁相环 | Kppll | 30 | ||
Kipll | 500 | |||
电站 | 额定功率 P/MW | 500 |
表 2 光伏电站系统主要参数
Table 2 Parameters of PV station system
类型 | 参数 | 数值 | ||
光伏电池阵列 | 标准温度/℃ | 25 | ||
标况短路电流/A | 9.16 | |||
标况开路电压/V | 36 | |||
最大功率电流/A | 8.45 | |||
最大功率电压/V | 29.62 | |||
并联个数Np | 6700 | |||
串联个数Ns | 300 | |||
DC-DC变换器 | 续流电感L/mH | 0.075 | ||
光伏出口电容/μF | 1000 | |||
VSC | Kpdc | 10 | ||
Kidc | 50 | |||
Kpd | 2 | |||
Kid | 20 | |||
Kpq | 50 | |||
Kiq | 1 | |||
交流并网线路 | L/H | 0.04 | ||
锁相环 | Kppll | 30 | ||
Kipll | 500 | |||
电站 | 额定功率 P/MW | 500 |
模态 | 名称 | 特征根 | 频率/Hz | |||
1、2 | 交流模态 | –28.29 ± j120.01×2π | 120.01 | |||
3、4 | 交/直流模态 | –37.76 ± j28.11×2π | 28.11 | |||
5、6 | 直流模态 | –37.27 ± j10.17×2π | 10.17 |
表 3 LCC-HVDC系统主导模态
Table 3 Dominant modals of LCC-HVDC system
模态 | 名称 | 特征根 | 频率/Hz | |||
1、2 | 交流模态 | –28.29 ± j120.01×2π | 120.01 | |||
3、4 | 交/直流模态 | –37.76 ± j28.11×2π | 28.11 | |||
5、6 | 直流模态 | –37.27 ± j10.17×2π | 10.17 |
模态 | 名称 | 特征根 | 频率/Hz | |||
1、2 | 交流模态 | –51.08 ± j115.8×2π | 115.80 | |||
3、4 | 交/直流模态 | –57.14 ± j27.75×2π | 27.75 | |||
5、6 | 直流模态 | –34.01 ± j5.80×2π | 5.80 | |||
7、8 | 光伏/交流/直流交互模态 (交互振荡模态) | –9.12 ± j5.40×2π | 5.40 |
表 4 含光伏馈入的LCC-HVDC系统主导模态
Table 4 Dominant modals of LCC-HVDC system with PV infeed
模态 | 名称 | 特征根 | 频率/Hz | |||
1、2 | 交流模态 | –51.08 ± j115.8×2π | 115.80 | |||
3、4 | 交/直流模态 | –57.14 ± j27.75×2π | 27.75 | |||
5、6 | 直流模态 | –34.01 ± j5.80×2π | 5.80 | |||
7、8 | 光伏/交流/直流交互模态 (交互振荡模态) | –9.12 ± j5.40×2π | 5.40 |
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