大规模新能源经张北柔直孤岛送出的虚拟频率研究

大规模新能源经柔性直流送出为解决新能源并网消纳提供了一种新的思路,但是在不加任何附加控制的情况下,新能源的有功波动会经过柔直全部传递到受端电网。为了解决新能源经柔直并网的有功波动问题,文中针对张家口地区的大规模新能源发电经张北柔直换流站孤岛送出系统的风电运行数据进行分析,得出该地的风电短时波动特性。同时在孤岛换流站的电压-频率(VF)控制基础上,设计换流站虚拟频率控制策略,与新能源发电一次调频(PFR)控制一起实现孤岛换流站的功率波动自主抑制功能。最后搭建大规模风电经单端柔性直流孤岛送出系统仿真平台,仿真结果证明,在风机运行状态正常的前提下设计的虚拟频率及一次调频控制方案可以,较好地实现孤岛换流站功率波动抑制。

集群新能源经柔直孤岛送出换流站的功率越限控制研究

张北地区大规模新能源发电经柔直换流站孤岛送出系统中,送端换流站容量小于纯新能源电源总容量。为确保换流站功率波动不会短时越限,文中设计了功率越限快速控制系统,包括功率越限回降控制系统和紧急虚拟频率控制系统,对换流站功率越限进行有效预控,确保换流站安全。首先,对张北地区新能源发电的运行数据进行分析,得出张北地区新能源有功短时波动特性,通过概率统计确定在某一时间尺度内发生的最大波动速率,为系统参数设计提供支撑。然后,详细介绍功率越限回降控制系统结构、对新能源功率预控控制过程、关键参数整定原则及回降功率的新能源执行站调用原则等。紧急虚拟频率控制系统作为功率越限回降控制系统在通信中断时的备用。最后,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台搭建了换流站主站以及执行站控制器的仿真模型进行验证。

新能源柔直汇集系统的分层多目标安全裕度优化

新能源大规模接入和直流电网是未来电网的2个热点。新能源发电交流汇集后接入定电压/频率模式下的电压源型(voltage sourced converter,VSC)换流站,构成新能源孤岛柔直汇集送出系统。相较于纯交流送出模式,该系统的电压支撑由VSC换流站控制策略实现并与新能源交流汇集网络的无功电压控制相协调,可控性更高、适应性更好。然而,新能源的强随机波动性使换流站的安全裕度随工况而急剧变化,其优化控制成为影响系统安全的关键难题。提出"站–网"协调的多目标换流站安全裕度优化方法,以公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压作为层间交换变量,上层进行换流站无功电压安全裕度优化以确定PCC电压值,下层依据PCC电压值进行新能源汇集网络的经济优化,实现了多工况下考虑网损、无功电压安全等多重目标的安全裕度优化控制。最后基于某柔直电网新能源输送系统的仿真,验证了所提策略能够在各种工况下保证平稳的高安全裕度。