风电场经柔性直流并网仿真系统、方法及存储介质技术方案

本发明专利技术实施例涉及电力系统实时仿真，公开了一种风电场经柔性直流并网仿真系统、方法及存储介质。本发明专利技术中的风电场经柔性直流并网仿真系统包括风场仿真模块，包括风机模型和风机电路倍乘模型，所述风机电路倍乘模型用于通过将所述风机模型的输出数据进行倍乘，模拟风电场输出数据，所述风电场包括N个并联的风机，其中，N为大于1的整数；输电仿真模块，包括柔性直流输电模型和交流电网模型，用于对所述风场仿真模块进行输电；所述输电仿真模块和所述风场仿真模块用于在预设风速下，对风电场经柔性直流并网的稳定运行状态进行仿真。流并网的稳定运行状态进行仿真。流并网的稳定运行状态进行仿真。

【技术实现步骤摘要】
风电场经柔性直流并网仿真系统、方法及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及电力系统实时仿真领域，特别涉及一种风电场经柔性直流并网仿真系统、方法及存储介质。

技术介绍

[0002]新能源发电比例不断提高，而其中风电最具规模和开发潜能，已经成为世界上发展最为迅速的可再生能源。随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，我国已将风电纳入国家能源发展战略，未来风电将在全国发电量中所占比重越来越大，并逐步取代传统的化石能源，成为经济发展重要的能源供应品种之一。风能的开发利用，对促进经济的可持续发展和解决能源危机问题有重要的战略价值。
[0003]风电场一般建在远离负荷中心的地方，工程中采用基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电技术将电能传输到负荷中心，随着MMC电压等级和输电能力的不断提高，风电并网的规模也越来也大。
[0004]然而，风电经柔直并网的研究尚处于起步阶段，针对稳态控制策略、系统故障穿越策略的研究较少。风电经直流系统并网后不仅要求风机本身具有故障穿越能力，对直流系统也提出了相同的要求。正常运行时，柔性直流换流站为风电场提供稳定的电压，在风电场侧严重故障时，换流站达到饱和状态，失去对控制目标的控制作用，严重影响系统设备的安全。因此开展风电经柔直并网系统的稳态控制、故障穿越策略的研究很有必要，这对于降低风电机组脱网风险、促进新能源有效利用和消纳具有重要的意义。由于成本和消耗等问题，在对风电经柔直并网的控制策略研究中，采用基于模型的仿真测试方法是必要的，而现有风电经柔直并网仿真模型在风电场规模较大时建模效率低，模型复杂度较高，难以满足研究需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施方式的目的在于提供一种风电场经柔性直流并网仿真系统、方法及存储介质，使得能够较为有效地建立大规模风电场经柔直并网仿真模型并完成实时仿真。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种风电场经柔性直流并网仿真系统，包括：
[0007]风场仿真模块，包括风机模型和风机电路倍乘模型，所述风机电路倍乘模型用于通过将所述风机模型的输出数据进行倍乘，模拟风电场输出数据，所述风电场包括N个并联的风机，其中，N为大于1的整数；
[0008]输电仿真模块，包括柔性直流输电模型和交流电网模型，用于对所述风场仿真模块进行输电；
[0009]所述输电仿真模块和所述风场仿真模块用于在预设风速下，对风电场经柔性直流并网的稳定运行状态进行仿真。
[0010]本专利技术的实施方式还提供了一种风电场经柔性直流并网仿真方法，包括：
[0011]建立风机模型和风机电路倍乘模型，设置并联的风机的个数N；
[0012]建立柔性直流输电模型和交流电网模型并启动；
[0013]基于所述柔性直流输电模型和所述交流电网模型建立直流电压；
[0014]所述直流电压稳定后，基于所述柔性直流输电模型和所述交流电网模型建立交流电压；
[0015]启动所述风机模型和所述风机电路倍乘模型，并将风机模型和所述风机电路倍乘模型接入所述柔性直流输电模型；
[0016]通过所述风机模型接收用户输入的风速值，根据所述风速值仿真风电场经柔性直流并网的稳定运行状态。
[0017]本专利技术的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述风电场经柔性直流并网仿真方法。
[0018]本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过构造风机电路倍乘模型，将风机模型的输出数据进行倍乘，模拟风电场的相关数据，使得建模仿真过程中仅需精细构造一台风机模型，基于单个风机模型就可简洁快速地实现对于大规模风电场的仿真模拟，降低模型复杂度，提高建模及实时仿真效率。
附图说明
[0019]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0020]图1是根据本专利技术的实施方式提供的风电场经柔性直流并网仿真系统模块图；
[0021]图2是根据本专利技术的实施方式涉及的风机电路倍乘模型模块图；
[0022]图3是根据本专利技术的实施方式涉及的风电场经柔性直流并网仿真系统联合仿真结构图；
[0023]图4(a)是根据本专利技术的实施方式涉及的交流线路解耦前的等效电路图；
[0024]图4(b)是根据本专利技术的实施方式涉及的交流线路解耦后的等效电路图；
[0025]图5是根据本专利技术的实施方式涉及的电感解耦等效模型图；
[0026]图6是根据本专利技术的实施方式涉及的电感解耦后的电感第一侧等效电路和电感第二侧等效电路图；
[0027]图7是根据本专利技术的实施方式涉及的RT
‑
LAB接口模型示意图；
[0028]图8是根据本专利技术的实施方式涉及的Hypersim接口模型示意图；
[0029]图9是根据本专利技术的实施方式涉及的风电场经柔性直流并网模型的电路拓扑图；
[0030]图10是根据本专利技术的实施方式涉及的风电场经柔性直流并网仿真方法流程图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以
下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本专利技术的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
[0032]当前，风电并网的规模越来越大。在大规模风电并网系统相关研究中，稳态控制和故障穿越最为重要。稳态控制策略是指当系统出现紧急状态后，通过执行各种紧急控制措施，使系统恢复到正常运行状态下的控制策略。风力发电机组故障穿越问题是指当电力系统事故或扰动引起并网点电压或频率超出标准允许的正常运行范围时，在一定的电压或频率范围及其持续时间间隔之内，风电机组能够按照标准要求保证不脱网连续运行，且平稳过渡到正常运行状态的一种能力。柔性直流(MMC
‑
HVDC)即基于电压源换流器的高压直流输电，风电经柔直并网的研究尚处于起步阶段，针对稳态控制策略、系统故障穿越策略的研究较少，而在此类研究中采用建模方法进行仿真测试是必要的。
[0033]针对以上问题，本专利技术的实施方式涉及一种风电场经柔性直流并网仿真系统，具体结构如图1所示，包括：
[0034]风场仿真模块101，包括风机模型102和风机电路倍乘模型103。
[0035]具体地说，风机电路倍乘模型103用于通过将风机模型102的输出数据进行倍乘，模拟风电场输出数据，其中，风电场包括N个并联的风机，N为大于1的整数。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场经柔性直流并网仿真系统，其特征在于，包括：风场仿真模块，包括风机模型和风机电路倍乘模型，所述风机电路倍乘模型用于通过将所述风机模型的输出数据进行倍乘，模拟风电场输出数据，所述风电场包括N个并联的风机，其中，N为大于1的整数；输电仿真模块，包括柔性直流输电模型和交流电网模型，用于对所述风场仿真模块进行输电；所述输电仿真模块和所述风场仿真模块用于在预设风速下，对风电场经柔性直流并网的稳定运行状态进行仿真。2.根据权利要求1所述的风电场经柔性直流并网仿真系统，其特征在于，所述风机模型的输出数据为电流数据，所述风机电路倍乘模型包括：并网控制模块、电流源模块、台数设置模块和滤波电路模块；所述台数设置模块连接所述滤波电路模块，所述滤波电路模块另一端连接所述并网控制模块，所述并网控制模块的另一端与所述电流源模块相连；其中，所述并网控制模块用于根据控制指令控制所述电流源模块接入所述风机模型；所述电流源模块包括多个受控电流源，与所述风机模型对应的多个接口并联；所述台数设置模块用于设置所述并联的风机的个数N，以及接收所述风机模型的所述电流数据；所述滤波电路模块用于对所述电流数据进行滤波。3.根据权利要求1所述的风电场经柔性直流并网仿真系统，其特征在于，所述风机模型和所述柔性直流输电模型通过交流线路连接；所述风场仿真模块还包括电感第一侧等效电路，所述输电仿真模块还包括电感第二侧等效电路；所述电感第一侧等效电路和所述电感第二侧等效电路为对所述交流线路中的电感进行解耦获得的两部分等效电路；所述电感第二侧等效电路接收所述电感第一侧等效电路输出的第一混合信号，并将根据所述第一混合信号得到的第二混合信号返回至所述电感第一侧等效电路。4.根据权利要求3所述的风电场经柔性直流并网仿真系统，其特征在于，所述交流线路采用Bergeron分布参数模型进行等效；所述第一混合信号为基于Bergeron分布参数模型的所述电感第一侧等效电路中电流和电压的运算信号；所述第二混合信号为基于Bergeron分布参数模型的所述电感第二侧等效电路中电流和电压的运算信号。5.根据权利要求1至4中任一项所述的风电场经柔性直流并网仿真系统，其特征在于，所述风机模型和所述风机电路倍乘模型基于第一上位机中的风电场实时仿真平台建立，所述风场仿真模...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海科梁信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：