一种多端柔性直流电网跨区域平抑风电波动的协调控制方法

摘要

本发明涉及一种多端柔性直流电网跨区域平抑风电波动的附加控制方法，以及该附加控制方法与有功功率-频率下垂控制的协调控制方法。本发明针对我国国情，以充分利用调节速度快、调峰能力强的水电资源来跨区平抑风电波动所造成的频率大幅波动为目的，设计了跨区调节风电波动的附加控制方法，并将该附加控制方法和有功功率-频率下垂控制方法相结合，制定了详细的协调控制策略，给出了各控制参数的选择方法。RTDS仿真结果表明，该策略能够有效地使风电波动被其他水电资源丰富的地区所调节，将不平衡功率在整个网络中得到更为合理的分配，维持各互联电网稳定运行。

主权项

一种多端柔性直流电网跨区域平抑风电波动的协调控制方法，其特征是包括以下步骤：步骤1、根据各区域的风电和水电容量以及区域电网调节能力，将多端系统中的区域划分为X区域、Y区域和Z区域三类；其中X区域风电容量大，超过该区域可调范围，作为待调节区域；Y区域风电容量小或者无风电，而水电备用充足，作为调节区域；Z区域不符合前述特征，不参加风电波动的跨区调节；步骤2、在X区域和Y区域的柔性直流换流站的换流站级控制中加入附加控制环节，当风电波动导致系统频率超过一定范围时，启动该附加控制环节，将X区域由于风电波动产生的不平衡功率在X区域和Y区域间进行合理分配，抑制X区域系统频率的偏移；其中，附加控制的实现方法是：在属于X区域的某个交流电网X_i中，通过引入频率偏差量频率偏差放大倍数和风功率波动判断逻辑，修正X_i区域换流站的有功参考值，改变换流站的有功输出量；各Y区域换流站的有功参考值则根据X区域的有功总附加修正量，按照自身备用容量的比例调节其换流站输出功率，保证直流网内的功率平衡；具体控制方法如下：电网正常运行时，附加控制不启动；当X_i区域风电功率波动过大导致系统频率超过启动限值时，系统根据当前时刻X_i区域的风功率波动趋势来进行逻辑判断，若此时X_i区域的系统频率达到启动上限值或下限值，且风电功率相对于前一时刻的值有增加或减小的趋势，则附加控制启动； 随后，相应频率偏差量通过比例环节叠加至其换流站有功功率指令值上，抑制其频率的继续偏移；同时，为保证直流网内功率平衡，上层控制系统根据所有X区域的功率附加量之和在线修正各Y区域换流站的有功功率指令值在Y区域内各交流电网按比例分配功率调节量，直至X_i区域频率偏移恢复至启动限值以下，附加控制关闭；由于Z区域不参与风电的跨区调节附加控制，因此，该类区域的VSC换流站采用常规电压下垂控制；步骤3、极端情况下，当附加控制开始工作后，若某参与风电波动调节的区域频率偏移至某一限值(该限值的绝对值大于附加控制启动限值的绝对值)，该区域的P‑f控制启动，不平衡功率将在所有互联区域中得到平衡，维持系统的稳定运行；所述P‑f控制方法的原理是：在电压下垂控制中引入交流系统的频率偏差量Δf′，将其乘以放大系数K_f后作为换流站有功功率参考值的修正量，修正换流站输出的有功功率；并且P‑f控制存在启动限值f^ref±A。