混合多端直流輸電運(yùn)行特性研究.pdf

1、傳統(tǒng)直流(LCC-HVDC)與柔性直流(VSC-HVDC)具有各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，二者有著不同的適用場(chǎng)合。傳統(tǒng)直流輸送容量大、損耗低，適合大容量遠(yuǎn)距離輸電，而柔性直流控制靈活、便于構(gòu)成多端直流，適合新能源接入與向弱交流系統(tǒng)供電?；旌隙喽酥绷髂軌蚪Y(jié)合傳統(tǒng)直流和柔性直流各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電，提供一種更為靈活、快捷的輸電方式，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。目前電力工業(yè)正朝著加快利用清潔能源以及大規(guī)模電網(wǎng)互聯(lián)的方向發(fā)展，混合多端直

2、流輸電將在電力系統(tǒng)發(fā)展中起到十分重要的作用，而且現(xiàn)有的一些工程已經(jīng)有混合多端直流的雛形和設(shè)想，因此有必要對(duì)混合多端直流的運(yùn)行特性做深入的研究，為混合多端直流的實(shí)際應(yīng)用做好準(zhǔn)備。本文的研究?jī)?nèi)容及相應(yīng)的成果主要有:
　　(1)研究了基于一致性算法的混合多端直流自律分散控制策略。在這種控制方法中，各端子僅通過與相鄰端子的通信即可獲取全局信息，降低了對(duì)通信系統(tǒng)性能和可靠性的要求。各端子既能相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行，又能相互協(xié)作完成系統(tǒng)的優(yōu)化控制目標(biāo)

3、;既能實(shí)現(xiàn)各端子運(yùn)行點(diǎn)的精細(xì)調(diào)節(jié)，。又能根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各端子進(jìn)行分組控制。相比于集中控制，這種控制方法無(wú)需中心控制單元，將在規(guī)模不斷增大的直流電網(wǎng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　(2)研究了影響混合多端直流輸電系統(tǒng)損耗的關(guān)鍵因素。本文經(jīng)過分析指出混合多端直流損耗優(yōu)化需要在兩個(gè)相互矛盾的目標(biāo)中尋求最優(yōu):一方面，為使損耗最小需要使直流電壓盡可能高且功率盡量經(jīng)LCC送出;另一方面，受端LCC在電流較大時(shí)將轉(zhuǎn)為定γ控制，此時(shí)需要將VSC的直流

4、電壓相應(yīng)降低，以避免LCC逆變端流過更多的直流電流，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q相失敗，而直流電壓的降低將導(dǎo)致?lián)p耗增加。在此基礎(chǔ)上，本文將基于一致性算法的自律分散控制應(yīng)用到混合多端直流的損耗優(yōu)化中，使各個(gè)端子能相互協(xié)作達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)。針對(duì)不同的運(yùn)行模式，本文還比較了全局信息完整程度不同以及參與優(yōu)化控制的端子數(shù)目變化時(shí)的優(yōu)化結(jié)果，得出端子獲得的全局信息完整程度越高、參與優(yōu)化控制的端子越多，系統(tǒng)損耗越小的結(jié)論。
　　(3)研究了適用于混合多端直流中連接風(fēng)

5、電孤島的VSC端子的控制策略。由于風(fēng)能的隨機(jī)性和波動(dòng)性，風(fēng)電基地并網(wǎng)宜采取孤島運(yùn)行方式并由VSC提供交流電壓，因此本文設(shè)計(jì)了適用于混合多端直流中VSC端子的模型預(yù)測(cè)控制。該控制策略對(duì)VSC的交直流側(cè)均建立了預(yù)測(cè)模型，且不含PI環(huán)節(jié)，可以直接求取幾個(gè)采樣周期內(nèi)調(diào)制波的最優(yōu)解，避免了與雙饋風(fēng)機(jī)控制器中PI環(huán)節(jié)的相互影響，且在風(fēng)速波動(dòng)、交直流故障時(shí)有較好的抗擾動(dòng)能力及故障恢復(fù)性能。
　　(4)研究了交流背景諧波通過MMC的傳遞及其引起的

6、直流網(wǎng)絡(luò)諧振問題，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的諧波抑制控制策略。本文首先從理論上分析了交流系統(tǒng)背景諧波電壓對(duì)MMC橋臂電壓的影響，揭示了背景諧波通過MMC向直流側(cè)以及遠(yuǎn)端交流系統(tǒng)的傳遞機(jī)理。然后以MMC構(gòu)成的4端直流輸電系統(tǒng)為例，分析了直流網(wǎng)絡(luò)的頻率阻抗特性，得出直流網(wǎng)絡(luò)諧振引起諧波放大現(xiàn)象的原因。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了利用MMC子模塊電容儲(chǔ)能能力的諧波抑制控制策略，抑制了由交流背景諧波引發(fā)的直流網(wǎng)絡(luò)諧振及諧波傳遞。在PSCAD/EMTDC中的仿真表明，