海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法，该方法可以在岸上换流站退出运行时，通过合理地配置各受端换流站的控制器实现直流功率重分配，转移功率完全被故障端换流站所在交流电网消纳，从而减小了潮流重分配对交流电网频率稳定影响。使用本发明专利技术方法分析大容量海上风电场接入七端柔性直流输电系统时岸上换流站退出运行情景，所设计的直流功率再分配策略对岸上交流系统频率稳定提升得到了验证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法。
技术介绍
面对化石能源的急剧消耗与环境治理的日益严峻，以风电为代表的新能源是实现能源与环境可持续发展的关键举措。随着土地资源、风电资源限制，以及海上风电开发与应用取得重要进展，海上风电已成为风电发展的重要方向。根据欧洲风能协会(EuropeanWindEnergyAssociation)预测，欧洲海上风电场装机规模在2020年与2030年将分别达到40GW与150GW。在中国，国家能源局发布了《全国海上风电开发建设方案(2014-2016)》，涵盖总装机达10.53GW的44个海上风电项目开发建设方案，标志着我国海上风电开发进一步提速。基于电压源型换流器的多端直流输电系统(VoltageSourceConverterbasedMulti-TerminalDirectCurrent，VSC-MTDC)，具有海底输电、黑启动、连接弱交流电网的能力，同时可实现多电源供电，多落点受电，输电方式灵活可控，是大规模海上风电接入陆上交流系统的有效并网方式。VSC-MTDC系统规划应用于大西洋风电(AtlanticWindConnection)与欧洲离岸风场超级电网(EuropeanOffshoreSupergrid)的千万千瓦级海上风电并网工程。随着低惯量的新能源电场在电网中规模逐步扩大，以及采用VSC-HVDC系统实现交流电网分区的逐步普及，交流系统的惯性水平正在不断降低。为此，合理设计VSC-HVDC系统，提升交直流系统频率稳定性是未来研究方向。目前文献都仅关注交流系统内部发生有功功率波动的情况下，通过换流站的频率控制提升交流系统的频率稳定性能，而鲜有文献提及换流站发生故障退出运行对交直流系统安全稳定性能的影响。在换流站的传输功率较大并且交流系统惯量较小时，换流站发生故障退出运行同样会对交流系统产生严重影响，此时合理地将故障端换流站的功率分配至健全受端换流站能够有效地减小换流站故障退出对交流系统的影响。
技术实现思路
基于上述，本专利技术提供了一种海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法，能够对VSC-MTDC系统岸上换流站退出运行时进行直流功率优化再分配，有效提高功率转移时交流系统的频率特性。一种海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法，包括如下步骤：(1)计算系统中各换流站与各发电机间的灵敏度系数，构建灵敏度系数矩阵SI并对其进行标幺化；(2)当有换流站x退出运行情况下，以换流站x所在受端电网S的频率特性为优化目标，计算转移功率分配到受端电网S中各健全换流站上的功率增量；(3)根据功率增量通过系统潮流计算确定各换流站新的直流电压运行点和直流功率运行点，以此作为参考值并通过相应的控制模式对各换流站进行控制。所述灵敏度系数矩阵SI中第j行第i列元素值SIji即为第i个换流站与第j个发电机之间的灵敏度系数，其计算表达式如下：其中，ΔPdci为在第i个换流站上所引入的功率扰动量，Δωj为系统稳态运行时在第i个换流站上引入功率扰动量ΔPdci的情况下一个仿真步长内第j个发电机的机组转速变化量，灵敏度系数矩阵SI为M×N维，i和j均为自然数且1≤i≤N，1≤j≤M，M为系统中发电机的数量，N为系统中换流站的数量。所述步骤(1)中对灵敏度系数矩阵SI进行标幺化，即使灵敏度系数矩阵SI中每个元素值均除以SImax，然后将小于0.2的元素值置为0，SImax为灵敏度系数矩阵SI中的最大元素值。所述步骤(2)中通过对以下目标函数进行优化求解，得到受端电网S中各健全换流站的功率增量：min{cΔωs+(1-c)||If||∞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法，包括如下步骤：(1)计算系统中各换流站与各发电机间的灵敏度系数，构建灵敏度系数矩阵SI并对其进行标幺化；(2)当有换流站x退出运行情况下，以换流站x所在受端电网S的频率特性为优化目标，计算转移功率分配到受端电网S中各健全换流站上的功率增量；(3)根据功率增量通过系统潮流计算确定各换流站新的直流电压运行点和直流功率运行点，以此作为参考值并通过相应的控制模式对各换流站进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时的直流功率再分配方法，包括如下步骤：(1)计算系统中各换流站与各发电机间的灵敏度系数，构建灵敏度系数矩阵SI并对其进行标幺化；(2)当有换流站x退出运行情况下，以换流站x所在受端电网S的频率特性为优化目标，计算转移功率分配到受端电网S中各健全换流站上的功率增量；(3)根据功率增量通过系统潮流计算确定各换流站新的直流电压运行点和直流功率运行点，以此作为参考值并通过相应的控制模式对各换流站进行控制。2.根据权利要求1所述的直流功率再分配方法，其特征在于：所述灵敏度系数矩阵SI中第j行第i列元素值SIji即为第i个换流站与第j个发电机之间的灵敏度系数，其计算表达式如下：SIji=ΔωjΔPdci]]>其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐政，董桓锋，薛英林，吴方劼，马为民，陈东，乐波，梅念，
申请(专利权)人：浙江大学，国网北京经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33