海上风电经混合直流并网的控制策略
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2019年5月 第43卷第3期
安徽大学学报(自然科学版) JournalofAnhuiUniversity(NaturalScienceEdition)
doi:10.3969/j.issn.1000-2162.2019.03.010
May2019 Vol.43No.3
海上风电经混合直流并网的控制策略
王 亮,王海云* ,刘中原,李永钦,邓王博,齐方方
(新疆大学 教育部可再生能源发电与并网控制工程技术研究中心,新疆 乌鲁木齐 830047)
摘 要:海上风电经混合高压直流输电系统并网,能有效融合传统高压直流及柔性直流输电系统的优点,具
有广泛应用前景.分析整个系统的拓扑结构、推导相关数学模型,提出改进的协调控制策略.在 PSCAD/
EMTDC软件中构建相应模型,分析风速波动条件下风电场的风速跟踪性能、逆变侧故障状态下采用不同控
制策略时系统的暂态特性.仿真结果表明:风电场输出的有功功率、无功功率能随风速的波动而变化,系统具
有良好的风速跟踪能力;改进的控制策略能有效提升系统直流电压的稳定性、抑制有功功率的波动、降低故
障带来的冲击、加快恢复系统的稳定状态,适用于海上风电并网.
收稿日期:2018-06-15 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51667020);新疆维吾尔自治区重点实验室项目(2016D03021) 作者简介:王 亮(1993-),男,四川南充人,新疆大学硕士研究生,E-mail:819044200@qq.com;*王海云(通信作者),
新疆大学教授,硕士生导师,E-mail:327028299@qq.com.
关键词:海上风电;混合直流;电压源换流器;电网换相换流器;暂态特性
中图分类号:TM721.3
文献标志码:A
文章编号:1000-2162(2019)03-0051-07
ControlstrategyofoffshorewindpowertransmittedviahybridHVDC
WANGLiang,WANG Haiyun* ,LIUZhongyuan,LIYongqin,DENG Wangbo,QIFangfang
(EngineeringTechnologyResearchCenterofEducationMinistryforRenewableEnergy PowerGenerationandGridControl,XinjiangUniversity,Urumqi830047,China)
Abstract:Offshorewindpowertransmittedviahybrid HVDCcaneffectivelyintegratethe advantagesof LCC-HVDC and VSC-HVDC,and has wideapplication prospects.The topologicalstructureofthewholesystem wasanalyzed,therelevantmathematicalmodels werededuced,and theimproved coordinated controlstrategy was putforward.The corresponding model wasbuiltinthe PSCAD/ EMTDC software,andthe windspeed trackingabilityofwindfarmunderthewindspeedfluctuationandthetransientcharacteristic ofthesystemusingdifferentcontrolstrategiesundertheconditionoftheinvertersidefailure wereanalyzed.Thesimulationresultsshowedthattheactivepowerandreactivepowerof thewindfarmoutputcouldchangewiththefluctuationofwindspeed,andthesystem had goodwindspeedtrackingability.Theimprovedcontrolstrategycouldeffectivelyimprove theDCvoltagestability,suppressthefluctuationofactivepower,reducetheimpactofthe fault,and accelerate system stability.It was suitablefor offshore wind power grid connection. Keywords:offshorewindpower;hybridHVDC;voltagesourceconverter;linecommutated converter;transientcharacteristics
52
安徽大学学报(自然科学版)
第43卷
海上风电具有风速稳定、视觉干扰小等特点,极具开发价值.风wenku.baidu.com主要有直驱和双馈两种类型.直驱 电机极对数多、成本高、体积大、不易吊装;双馈电机成本低、技术成熟、可靠性高.目前,欧洲几个大型海 上风电场以及我国首座海上风电场均采用双馈电机[1-2].
在电能长距离、大容量传输方面,直流输电优势明显.直流输电系统主要包含电网换相换流器(line commutatedconverter,简称 LCC)[3-4]和电压源换流器(voltagesourceconverter,简称 VSC)[5-6].混合 高压直流(hybridhighvoltagedirectcurrent,简称 H-HVDC)融合了 VSC和LCC的优点,适用于新能 源并网.并网型风电机组须接入有同步交流电源的电网中才能正常运行,因此,海上风电场侧换流器必 须是 VSC,其为风电场无源系统提供固定频率和幅值的交流同步电源;逆变侧须采用 LCC,这样可降低 成本和损耗[7].
安徽大学学报(自然科学版) JournalofAnhuiUniversity(NaturalScienceEdition)
doi:10.3969/j.issn.1000-2162.2019.03.010
May2019 Vol.43No.3
海上风电经混合直流并网的控制策略
王 亮,王海云* ,刘中原,李永钦,邓王博,齐方方
(新疆大学 教育部可再生能源发电与并网控制工程技术研究中心,新疆 乌鲁木齐 830047)
摘 要:海上风电经混合高压直流输电系统并网,能有效融合传统高压直流及柔性直流输电系统的优点,具
有广泛应用前景.分析整个系统的拓扑结构、推导相关数学模型,提出改进的协调控制策略.在 PSCAD/
EMTDC软件中构建相应模型,分析风速波动条件下风电场的风速跟踪性能、逆变侧故障状态下采用不同控
制策略时系统的暂态特性.仿真结果表明:风电场输出的有功功率、无功功率能随风速的波动而变化,系统具
有良好的风速跟踪能力;改进的控制策略能有效提升系统直流电压的稳定性、抑制有功功率的波动、降低故
障带来的冲击、加快恢复系统的稳定状态,适用于海上风电并网.
收稿日期:2018-06-15 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51667020);新疆维吾尔自治区重点实验室项目(2016D03021) 作者简介:王 亮(1993-),男,四川南充人,新疆大学硕士研究生,E-mail:819044200@qq.com;*王海云(通信作者),
新疆大学教授,硕士生导师,E-mail:327028299@qq.com.
关键词:海上风电;混合直流;电压源换流器;电网换相换流器;暂态特性
中图分类号:TM721.3
文献标志码:A
文章编号:1000-2162(2019)03-0051-07
ControlstrategyofoffshorewindpowertransmittedviahybridHVDC
WANGLiang,WANG Haiyun* ,LIUZhongyuan,LIYongqin,DENG Wangbo,QIFangfang
(EngineeringTechnologyResearchCenterofEducationMinistryforRenewableEnergy PowerGenerationandGridControl,XinjiangUniversity,Urumqi830047,China)
Abstract:Offshorewindpowertransmittedviahybrid HVDCcaneffectivelyintegratethe advantagesof LCC-HVDC and VSC-HVDC,and has wideapplication prospects.The topologicalstructureofthewholesystem wasanalyzed,therelevantmathematicalmodels werededuced,and theimproved coordinated controlstrategy was putforward.The corresponding model wasbuiltinthe PSCAD/ EMTDC software,andthe windspeed trackingabilityofwindfarmunderthewindspeedfluctuationandthetransientcharacteristic ofthesystemusingdifferentcontrolstrategiesundertheconditionoftheinvertersidefailure wereanalyzed.Thesimulationresultsshowedthattheactivepowerandreactivepowerof thewindfarmoutputcouldchangewiththefluctuationofwindspeed,andthesystem had goodwindspeedtrackingability.Theimprovedcontrolstrategycouldeffectivelyimprove theDCvoltagestability,suppressthefluctuationofactivepower,reducetheimpactofthe fault,and accelerate system stability.It was suitablefor offshore wind power grid connection. Keywords:offshorewindpower;hybridHVDC;voltagesourceconverter;linecommutated converter;transientcharacteristics
52
安徽大学学报(自然科学版)
第43卷
海上风电具有风速稳定、视觉干扰小等特点,极具开发价值.风wenku.baidu.com主要有直驱和双馈两种类型.直驱 电机极对数多、成本高、体积大、不易吊装;双馈电机成本低、技术成熟、可靠性高.目前,欧洲几个大型海 上风电场以及我国首座海上风电场均采用双馈电机[1-2].
在电能长距离、大容量传输方面,直流输电优势明显.直流输电系统主要包含电网换相换流器(line commutatedconverter,简称 LCC)[3-4]和电压源换流器(voltagesourceconverter,简称 VSC)[5-6].混合 高压直流(hybridhighvoltagedirectcurrent,简称 H-HVDC)融合了 VSC和LCC的优点,适用于新能 源并网.并网型风电机组须接入有同步交流电源的电网中才能正常运行,因此,海上风电场侧换流器必 须是 VSC,其为风电场无源系统提供固定频率和幅值的交流同步电源;逆变侧须采用 LCC,这样可降低 成本和损耗[7].