中国电力 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (3): 31-42.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406059
• 高比例新能源接入电网的协调控制与优化运行 • 上一篇 下一篇
吴云锐1(), 张建坡1(
), 田新成2, 应恺锋1, 陈忠1
收稿日期:
2024-06-18
出版日期:
2025-03-28
发布日期:
2025-03-26
作者简介:
基金资助:
Yunrui WU1(), Jianpo ZHANG1(
), Xincheng TIAN2, Kaifeng YING1, Zhong CHEN1
Received:
2024-06-18
Online:
2025-03-28
Published:
2025-03-26
Supported by:
摘要:
多端柔性直流输电(voltage source converter multi-terminal DC,VSC-MTDC)技术在大规模、大范围多种类型可再生能源并网与外送方面具有广泛应用前景。针对柔性直流电网不平衡功率大扰动下交直流耦合对直流电压及交流系统频率影响问题,首先,提出基于直流电压下垂控制的改进协调控制策略,消除扰动前后直流电网电压偏离额定运行点问题;然后,通过引入自适应下垂系数,提高直流电网电压稳态恢复速率以及一定的控制可靠性。其次,对改进协调控制频率适应能力提升进行分析研究,以实现换流站参与交流系统频率调控,弥补交流侧调频能力缺失。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建新能源经四端直流电网外送仿真模型,验证了所提改进协调控制策略及其对交流电网频率调控的可行性和有效性。
吴云锐, 张建坡, 田新成, 应恺锋, 陈忠. 计及频率适应和快速稳定特性的多端直流电网改进协调控制策略[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 31-42.
Yunrui WU, Jianpo ZHANG, Xincheng TIAN, Kaifeng YING, Zhong CHEN. Improved Coordinated Control Strategy of Multi-terminal DC Grids Considering Frequency Adaptation and Fast Stabilization Characteristics[J]. Electric Power, 2025, 58(3): 31-42.
控制策略 | 模式 切换 | 站间 通信 | 不平衡 功率 | 稳态电 压偏差 | 主要缺陷 | |||||
主从控制 | 需要 | 需要 | 主站承担 | 无差 | 动态特性差,稳定 速度慢 | |||||
电压裕度控制 | 需要 | 不需要 | 主站承担 | 无差 | 电压裕度整定复杂 | |||||
直流电压下垂 控制 | 不需要 | 不需要 | 共同承担 | 有差 | 功率分配精度低 |
表 1 协调控制模式对比
Table 1 Comparison of coordinated control modes
控制策略 | 模式 切换 | 站间 通信 | 不平衡 功率 | 稳态电 压偏差 | 主要缺陷 | |||||
主从控制 | 需要 | 需要 | 主站承担 | 无差 | 动态特性差,稳定 速度慢 | |||||
电压裕度控制 | 需要 | 不需要 | 主站承担 | 无差 | 电压裕度整定复杂 | |||||
直流电压下垂 控制 | 不需要 | 不需要 | 共同承担 | 有差 | 功率分配精度低 |
参数名称 | 数值 | |
额定直流电压/kV | 500 | |
VSC1侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC1额定输送容量/MW | 800 | |
VSC2侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC2额定输送容量/MW | 800 | |
VSC3侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC3额定输送容量/MW | ||
VSC4侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC4额定输送容量/MW |
表 2 仿真模型基本参数
Table 2 Basic parameters of the simulation model
参数名称 | 数值 | |
额定直流电压/kV | 500 | |
VSC1侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC1额定输送容量/MW | 800 | |
VSC2侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC2额定输送容量/MW | 800 | |
VSC3侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC3额定输送容量/MW | ||
VSC4侧额定交流电压/kV | 500 | |
VSC4额定输送容量/MW |
参数 | VSC2 | VSC4 | ||
主从控制 Prefj/MW | –750 | |||
下垂控制 Prefj/MW | –500 | –750 | ||
下垂系数 kj/(kV·MW–1) | 0.2 | 0.1 | ||
改进协调控制 Prefj/MW | –500 | –750 | ||
单位下垂功率 ∆Prefj/MW | 50 | 50 | ||
功率分配系数 Kj | 0.1 | 0.2 | ||
频率下垂系数 kfj | 200 | 200 | ||
频率调节效应系数 Ksj/(MW∙Hz–1) |
表 3 各控制模式主要参数
Table 3 Main parameters of each control mode
参数 | VSC2 | VSC4 | ||
主从控制 Prefj/MW | –750 | |||
下垂控制 Prefj/MW | –500 | –750 | ||
下垂系数 kj/(kV·MW–1) | 0.2 | 0.1 | ||
改进协调控制 Prefj/MW | –500 | –750 | ||
单位下垂功率 ∆Prefj/MW | 50 | 50 | ||
功率分配系数 Kj | 0.1 | 0.2 | ||
频率下垂系数 kfj | 200 | 200 | ||
频率调节效应系数 Ksj/(MW∙Hz–1) |
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