【摘 要】
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新能源经基于MMC的多端柔性直流输电(Multi-terminal Flexible DC Transmission System Based on Modular Multilevel Converter,MMC-MTDC)系统并网时,系统出现故障及新能源出力的不确定性与随机性会造成系统直流电压偏差与功率失衡,难以进行潮流调控,为MMC-MTDC系统的协调控制与稳定运行带来了挑战。针对上述问题本
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新能源经基于MMC的多端柔性直流输电(Multi-terminal Flexible DC Transmission System Based on Modular Multilevel Converter,MMC-MTDC)系统并网时,系统出现故障及新能源出力的不确定性与随机性会造成系统直流电压偏差与功率失衡,难以进行潮流调控,为MMC-MTDC系统的协调控制与稳定运行带来了挑战。针对上述问题本文提出了基于潮流优化的协调控制策略,就风电场与光伏电场的并网控制、电压裕度跟踪下垂控制及新能源多端柔性直流汇集系统多目标潮流优化与协调控制问题展开了研究。分析了多端柔性直流输电系统的基本工作原理、MMC的拓扑结构及其运行特性,并由此得到MMC-MTDC系统的数学模型。根据系统结构特性给出了换流站站内协调控制和内外环控制等基础控制策略。详细阐述了新能源并网模型及其并网控制策略。针对风电场并网系统提出风电场侧换流器内环电流控制及电网侧换流器PI双闭环控制,以保证风电场系统在平衡电网下安全稳定运行。同时为使光伏阵列更友好的并网,根据光伏电池的数学模型与Boost斩波器工作原理设计出各自对应的内外环控制器。仿真结果表明,所提控制方式使得光伏阵列始终处于最大功率点运行,保证了MMC-MTDC系统直流电压稳定与功率平衡。在新能源经MMC-MTDC系统并网的前提下,针对传统下垂系数固定不能灵活响应系统扰动工况的问题提出基于直流电压裕度跟踪的下垂控制策略,通过引入直流电压裕度校正因子修正下垂系数,使换流站能够根据其实际直流电压偏差数据进行自适应调节,保证系统在扰动工况下的直流电压稳定分布及有功功率合理分配。仿真结果表明,该控制策略提高了换流站的协同运行能力,使得系统能够灵活响应不同程度的扰动。研究了基于直流潮流控制器(DC Power Flow Controller,DCPFC)的新能源多端柔性直流汇集系统的多目标优化方法与协调控制策略。以直流电压偏差最小、弃风、弃光量最小及静态电压稳定裕度最大作为优化目标,搭建含DCPFC的新能源汇集系统多目标潮流优化模型,并采用内点法与遗传算法结合的混合算法对优化模型进行求解。根据优化结果,提出换流站与直流潮流控制器配合的协调控制。仿真结果表明,各换流站与DCPFC能够根据多目标优化结果自适应地调整其控制参数,保障新能源直流汇集系统始终在最优潮流状态稳定运行。
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