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基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(Multi-terminal High Voltage DC Transmission System Based on Modular Multilevel Converter,MMC-MTDC)在兼具电压源型换流器(Voltage Sourced Converter,VSC)所有优势的同时,还具有更高的灵活性、可靠性和经济性,呈现出应用场景多样化、控制策略复杂化的特点。伴随着全球能源结构的调整和直流输电技术的发展及应用,MMC-MTDC系统成为新能源并网和电网互联的研究热点,在解决我国西北地区大规模新能源发电基地电能的消纳和外送问题上具有广阔的应用前景。在新能源接入MMC-MTDC系统时,新能源发电随机性与间歇性等特点会导致潮流随机变化,为MTDC系统的控制和运行带来了极大困难。因此,研究大规模新能源电力接入多端柔性直流输电系统的协调优化控制策略对MTDC系统的安全、稳定和经济运行有重要意义。在目前国内外多端柔性直流输电系统协调优化控制策略研究的基础上,本文提出了多层次多目标多时间尺度的协调控制策略,针对自适应下垂控制、基于模型预测的下垂控制、MTDC系统多目标潮流优化等问题进行了研究。主要内容如下:(1)论文在分析多端柔性直流输电系统的基本工作原理和控制策略的基础上,建立了换流站的统一控制器模型,提出软切换控制策略,通过MMC-MTDC系统层的控制,实现三种控制模型之间灵活无缝切换。同时,综合考虑功率裕度和系统稳定性,提出双因子自适应下垂控制。所提出的自适应下垂控制策略能够使系统在直流电压保持稳定的下垂系数取值范围内,根据系统实际运行工况自适应地调节下垂系数,对新能源出力的波动做出快速响应。(2)提出了基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的多端柔性直流输电系统协调控制策略。为了应对新能源出力的不确定性,本文在MTDC系统状态空间模型的基础上,设计了基于MPC的下垂控制器,实时跟踪换流站的功率,通过动态滚动优化,求解和优化下垂控制系数,最大限度地减少新能源出力波动下直流电压的偏差,合理分配不平衡功率,避免换流站控制模式的变化,从而降低新能源出力的波动性对控制系统的影响,保证换流站控制直流电压的能力,提高MTDC系统的鲁棒性和稳定性。(3)提出了新能源接入多端柔性直流输电系统的多目标优化方法。将网损、电压偏差最小及系统静态电压稳定裕度最大同时作为优化目标,建立了含MTDC的交直流系统多目标潮流优化模型,采用NSGA-III算法对优化模型进行求解。通过采集直流电网的电压、功率信号以及新能源功率预测数据,周期性地调整各换流站的控制参数,精准控制换流站的直流电压和有功功率,保证直流电网运行在最优潮流状态。(4)提出了适用于大规模新能源接入MTDC系统的多目标多层次多时间尺度协调控制策略,在长时间尺度的系统级控制层,考虑MTDC系统运行的经济性和稳定性,对系统潮流进行多目标优化。在短时间尺度的换流站控制层,针对最优运行期间可能出现的新能源出力波动,通过所提出的自适应控制或模型预测控制,有效控制因波动造成的电压偏差,合理分配不平衡功率。所提出的分层控制结构解决了MTDC系统协调控制过程中面临的优化调度的复杂性和实时控制的快速性之间的矛盾。