混合多端直流輸電運行特性研究.pdf

1、傳統(tǒng)直流(LCC-HVDC)與柔性直流(VSC-HVDC)具有各自的優(yōu)勢與劣勢，二者有著不同的適用場合。傳統(tǒng)直流輸送容量大、損耗低，適合大容量遠距離輸電，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。混合多端直流能夠結(jié)合傳統(tǒng)直流和柔性直流各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)多電源供電、多落點受電，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，因此有必要對混合多端直流的運行特性做深入的研究，為混合多端直流的實際應(yīng)用做好準備。本文的研究內(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，降低了對通信系統(tǒng)性能和可靠性的要求。各端子既能相對獨立地運行，又能相互協(xié)作完成系統(tǒng)的優(yōu)化控制目標

3、;既能實現(xiàn)各端子運行點的精細調(diào)節(jié)，。又能根據(jù)實際情況對各端子進行分組控制。相比于集中控制，這種控制方法無需中心控制單元，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)化需要在兩個相互矛盾的目標中尋求最優(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在電流較大時將轉(zhuǎn)為定γ控制，此時需要將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，使各個端子能相互協(xié)作達到優(yōu)化目標。針對不同的運行模式，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)能的隨機性和波動性，風(fēng)電基地并網(wǎng)宜采取孤島運行方式并由VSC提供交流電壓，因此本文設(shè)計了適用于混合多端直流中VSC端子的模型預(yù)測控制。該控制策略對VSC的交直流側(cè)均建立了預(yù)測模型，且不含PI環(huán)節(jié)，可以直接求取幾個采樣周期內(nèi)調(diào)制波的最優(yōu)解，避免了與雙饋風(fēng)機控制器中PI環(huán)節(jié)的相互影響，且在風(fēng)速波動、交直流故障時有較好的抗擾動能力及故障恢復(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)以及遠端交流系統(tǒng)的傳遞機理。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)計了利用MMC子模塊電容儲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，