一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，包括步骤：采集风电场的有功功率和光伏电站的有功功率，获得总有功功率实际值Preal；得到滤波后的总有功功率参考值Pref；将滤波后的总有功功率参考值，与风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值相减，根据差值绝对值，对应获得半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref；将半桥子模块的电容电压修正值，与初始电容电压参考值Ucref相加并限幅，得到修正后的电容电压参考值Ucref

A Coordination Control Method for Flexible HVDC Systems with New Energy Output Fluctuation Suppression

The invention discloses a coordinated control method for flexible HVDC transmission system to suppress the fluctuation of new energy output, including steps: collecting active power of wind farm and photovoltaic power station, obtaining the actual value of total active power Preal; obtaining the reference value of total active power after filtering Pref; and combining the reference value of total active power after filtering with the total value of wind farm and photovoltaic power station. According to the absolute value of the difference, the capacitance voltage correction value Ucref of the half-bridge sub-module is obtained. The capacitance voltage correction value of the half-bridge sub-module is added with the initial capacitance voltage reference value Ucref and the modified capacitance voltage reference value Ucref is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法
本专利技术涉及能源利用
，特别是涉及一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法。
技术介绍
目前，我国当前经济社会发展既面临日趋强化的资源环境制约，也面临全球应对气候变化的挑战，正逐步建立绿色多元的能源供应体系。在众多可再生能源中，风能资源与太阳能资源是较为成熟的能源类型，但由于风能和太阳能都具有一定的随机性和间歇性，而常规发电机组的备用容量、爬坡能力、调峰能力有限，因此，电网接纳此类间歇性能源能力的研究成为了新能源并网发电规划的基础。为解决此问题，第一方面，可采用风光互补的发电形式。由于风能和太阳能在时间和地域上天然具有很强的互补性，大型风光互补发电系统是可再生能源极有前途的一种高效利用形式。与单独大规模风力发电及光伏发电相比，风光互补发电系统能使功率输出较平稳，可增加电网对间歇性可再生能源的吸收接纳程度。第二方面，可通过相应协调控制策略平抑受端电网冲击。基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)的柔性直流输电系统能够与无源电网直接相连，所需无功补偿和换流站占地面积都相对较小，可以实现有功和无功功率的解耦控制，在新能源并网领域具有显著的技术优势。目前，对于第一方面的研究已较为充分，但对于第二方面，尚未有较为成熟的解决策略。事实上，随着柔性直流输电技术的普及，其已经成为新能源并网的重要组成形式。因此，如何充分、有效利用MMC中的半桥子模块内部电容，平抑受端电网收到的冲击，将成为提升风电、光伏等新能源并网消纳能力的重要技术路线。但是，目前，现有策略中，模块化多电平换流器MMC中的半桥子模块的电容电压参考值为恒定值，并不与风电、光伏等新能源的出力情况相关联。在此种情况下，无法有效利用模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容来平抑新能源的出力波动，受端电网受到的冲击较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，其对模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压参考值的取值方式进行了调整，使之与风电场提供的风能和光伏电站提供的太阳能等新能源的出力情况相关联，从而通过柔性直流输电系统自身电容电压的波动，平抑新能源出力变化对受端交流电网的扰动，从而提升受端交流电网对于新能源发电的并网消纳能力，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。为此，本专利技术提供了一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，所述柔性直流输电系统包括风电场、光伏电站、送端换流站、受端换流站和受端交流电网，其中：风电场，用于提供风能；光伏电站，用于提供太阳能；送端换流站，分别与风电场和光伏电站通过第一交流输电线路相导电连接，用于将风电场和光伏电站输送过来的三相交流电，转换为直流电，然后通过直流输电线路输送给受端换流站；受端换流站，通过直流输电线路与送端换流站相连接，用于接收送端换流站输送过来的直流电，然后转换为三相交流电后，然后通过第二交流输电线路输送给受端交流电网；所述送端换流站和受端换流站均采用模块化多电平换流器MMC；该控制方法包括以下步骤：第一步、采集风电场发出的有功功率Pwind以及光伏电站发出的有功功率Psolar，然后通过相加操作，获得风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal；第二步、将风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal进行滤波，得到滤波后的风电场和光伏电站的总有功功率参考值Pref；第三步、将滤波后的风电场和光伏电站的总有功功率参考值Pref，与风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal相减，若获得的差值的绝对值大于预先设定的功率差Pdiff，则将差值通过比例和积分控制器，得到模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref；若获得的差值的绝对值小于预先设定的功率差Pdiff，则模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref保持不变；第四步：将模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref，与模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的初始电容电压参考值Ucref相加，经过限幅器进行限幅后，得到修正后的模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压参考值Ucref*；第五步：根据送端换流站和受端换流站中每桥臂的输出电压参考值Uarmref，与修正后的模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压参考值Ucref*相除，得到送端换流站和受端换流站中每桥臂需要投入的半子模块个数，然后对应调整送端换流站和受端换流站中每个桥臂实际投入运行的半子模块个数。其中，在第二步中，通过将风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal输入一阶惯性环节进行滤波。其中，所述第一交流输电线路中安装有第一变压器T1，用于将风电场和光伏电站输送过来的三相交流电的电压进行变压。其中，所述第二交流输电线路中安装有第二变压器T2，用于将受端换流站输送过来的三相交流电的电压进行变压。其中，所述模块化多电平换流器采用三相六桥臂结构，每个桥臂均由预设多个半桥子模块和一桥臂电抗器串联组成。其中，每个半桥子模块包括两个绝缘栅双极型晶体管和一个电容C。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，其对模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压参考值的取值方式进行了调整，使之与风电场提供的风能和光伏电站提供的太阳能等新能源的出力情况相关联，从而通过柔性直流输电系统自身电容电压的波动，平抑新能源出力变化对受端交流电网的扰动，从而提升受端交流电网对于新能源发电的并网消纳能力，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。附图说明图1为本专利技术提供的一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法中应用的柔性直流输电系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法中应用的柔性直流输电系统具有的送端换流站和受端换流站采用的模块化多电平换流器的结构示意图；图3为本专利技术采用的块化多电平换流器中的每个桥臂具有的任意一个半桥子模块的电路结构示意图；图4为本专利技术提供的一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法的控制流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1至图4，本专利技术提供了一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，该控制方法应用于柔性直流输电系统中，所述柔性直流输电系统包括风电场、光伏电站、送端换流站、受端换流站和受端交流电网，其中：风电场，用于提供风能；光伏电站，用于提供太阳能；送端换流站，分别与风电场和光伏电站通过第一交流输电线路相导电连接，用于将风电场和光伏电站输送过来的三相交流电，转换为直流电，然后通过直流输电线路输送给受端换流站；受端换流站，通过直流输电线路与送端换流站相连接，用于接收送端换流站输送过来的直流电，然后转换为三相交流电后，然后通过第二交流输电线路输送给受端交流电网；具体实现上，所述送端换流站和受端换流站均采用模块化多电平换流器MMC；需要说明的是，在本专利技术中，送端电网电源仅由风电场及光伏电站组成，无传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，其特征在于，所述柔性直流输电系统包括风电场、光伏电站、送端换流站、受端换流站和受端交流电网，其中：风电场，用于提供风能；光伏电站，用于提供太阳能；送端换流站，分别与风电场和光伏电站通过第一交流输电线路相导电连接，用于将风电场和光伏电站输送过来的三相交流电，转换为直流电，然后通过直流输电线路输送给受端换流站；受端换流站，通过直流输电线路与送端换流站相连接，用于接收送端换流站输送过来的直流电，然后转换为三相交流电后，然后通过第二交流输电线路输送给受端交流电网；所述送端换流站和受端换流站均采用模块化多电平换流器MMC；该控制方法包括以下步骤：第一步、采集风电场发出的有功功率Pwind以及光伏电站发出的有功功率Psolar，然后通过相加操作，获得风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal；第二步、将风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal进行滤波，得到滤波后的风电场和光伏电站的总有功功率参考值Pref；第三步、将滤波后的风电场和光伏电站的总有功功率参考值Pref，与风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal相减，若获得的差值的绝对值大于预先设定的功率差Pdiff，则将差值通过比例和积分控制器，得到模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref；若获得的差值的绝对值小于预先设定的功率差Pdiff，则模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref保持不变；第四步：将模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref，与模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的初始电容电压参考值Ucref相加，经过限幅器进行限幅后，得到修正后的模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压参考值Ucref...

【技术特征摘要】
1.一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法，其特征在于，所述柔性直流输电系统包括风电场、光伏电站、送端换流站、受端换流站和受端交流电网，其中：风电场，用于提供风能；光伏电站，用于提供太阳能；送端换流站，分别与风电场和光伏电站通过第一交流输电线路相导电连接，用于将风电场和光伏电站输送过来的三相交流电，转换为直流电，然后通过直流输电线路输送给受端换流站；受端换流站，通过直流输电线路与送端换流站相连接，用于接收送端换流站输送过来的直流电，然后转换为三相交流电后，然后通过第二交流输电线路输送给受端交流电网；所述送端换流站和受端换流站均采用模块化多电平换流器MMC；该控制方法包括以下步骤：第一步、采集风电场发出的有功功率Pwind以及光伏电站发出的有功功率Psolar，然后通过相加操作，获得风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal；第二步、将风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal进行滤波，得到滤波后的风电场和光伏电站的总有功功率参考值Pref；第三步、将滤波后的风电场和光伏电站的总有功功率参考值Pref，与风电场和光伏电站发出的总有功功率实际值Preal相减，若获得的差值的绝对值大于预先设定的功率差Pdiff，则将差值通过比例和积分控制器，得到模块化多电平换流器MMC中半桥子模块的电容电压修正值ΔUcref；若获得的差值的绝对值小于预先设定的功率差Pdiff，则模块化多电平换流器MMC中半...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高任，黑蕊，张浩，张玉侠，
申请(专利权)人：中国能源建设集团天津电力设计院有限公司，天津津电供电设计所有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12