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【专题论文】国网冀北电科院吴林林等:经柔性直流并网的大规模新能源集群有功控制技术研究

经柔性直流并网的大规模新能源集群有功控制技术研究

吴林林1,孙雅旻1,刘海涛2,徐曼1,张隽2

(1.国网冀北电力有限公司电力科学研究院;2.国网冀北电力有限公司)

(阅读原文)

主要内容

柔性直流输电技术是实现弱电网条件下大规模新能源送出的有效技术手段。当柔性直流输电系统作为大规模新能源集群唯一并网通道时,送端多个新能源场站通常先交流组网,再通过柔性直流输电系统并入大电网。图1是典型的大规模新能源集群经柔性直流并网的示意图。

图1 新能源集群孤岛经柔性直流并网典型拓扑

柔直换流站有较为复杂的运行约束,包括调制比约束、容量约束、交直流电流约束等,通常采用PQ图表示柔直换流站的可行运行范围,具体如图2所示。孤岛方式下当交流系统注入到换流站的有功、无功超出其PQ范围内,由于柔直基本没有过载能力,将可能造成柔直换流站功率越限失去定电压和频率的能力。

图2 柔直换流站PQ图

受新能源出力波动性和随机性影响,送端新能源有功可能超过换流站容量,具体越限风险包括:新能源自然出力越限风险、新能源出力波动性造成的越限风险以及新能源场站控制误差造成的越限风险。图3给出了某新能源集群在秒级尺度下的功率波动情况。

图3 新能源集群秒级功率波动

本文在借鉴新能源交流并网有功功率控制策略的基础上,提出了适用于柔性直流并网的新能源集群有功控制技术,如图4所示。分别以保证安全裕度与最大化消纳两个侧重点提出了两种控制策略:保守型控制策略与激进型控制策略。

图4 新能源场站发电指标动态调整策略

考虑到新能源场站本身的功率波动特性、场站控制性能的误差仍然有可能造成功率越限,本文根据张北柔直电网为例,采用基于时序生产模拟的方法测算新能源有功控制裕度,如图5所示,并对比了两种策略的特点。

图5 有功控制裕度测算流程

结果表明,在给定换流站上送极限的前提下,保守型控制策略需要保留的安全裕度更小。但激进型策略具有更高的发电量,结果详见表1。

表1 激进型策略和保守型策略控制效果对比

通过图6可以更加清楚的看到激进型控制策略和保守型控制策略的控制效果。激进型控制策略在2800MW~2900MW区间内的概率密度有一个高峰,相较于保守型策略在消纳空间利用方面更具优势。

图6 激进型策略和保守型策略控制效果对比


本文引文信息

吴林林,孙雅旻,刘海涛,等. 经柔性直流并网的大规模新能源集群有功控制技术研究[J]. 全球能源互联网,2020,3(2):125-131.


WU Linlin, SUN Yamin, LIU Haitao, et al. Active power control technology of large-scale renewable energy cluster integrated by VSC-HVDC[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(2): 125-131(in Chinese).

研究团队

风光储并网运行技术国家电网公司重点实验室于2018年命名,实验室主要开展风光储发电设备运行控制、并网性能提升、风光储并网稳定三大方向研究,拥有全套的新能源场站涉网性能试验设备与全国领先的RT-LAB实时仿真系统,建成了新能源大数据精细化分析与共享服务平台,实验室的实验检测能力、仿真测试能力和综合科研实力在网省级电科院所中位居前列。截至目前,实验室共承担各类科技项目103项,总经费10862万元。其中牵头国家级科技项目3项,参与3项,共获得省部级奖励38项,其中省部级一等奖4项,获得授权专利120项,主持和参编标准28项,其中国标10项,行标7项,企业标准11项。

作者简介


吴林林


高级工程师,硕士


研究方向为新能源并网及调度控制技术

E-mail:

wulin226@163.com


孙雅旻


工程师,硕士


主要研究方向为新能源仿真建模、新能源调度控制

E-mail:

sunyamin8888@163.com


徐曼


工程师,博士


主要研究方向新能源并网与调度控制技术

E-mail:

512284754@qq.com



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编辑:李锡

审核:白恺


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