[发明专利]一种适用于大规模风电外送的直流输电控制方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种适用于大规模风电外送的直流输电控制方法。

背景技术

风能是新能源中开发较早、应用较广、技术最成熟、最具大规模开发前景的新能源之一，因此许多国家都把风电建设作为能源政策中的重要内容。然而，风力发电在整个能源供应体系中又长期处于从属地位，这是由于其自身固有的缺点造成的:可靠性低，电能质量不佳，成本偏高，与水火电相比没有竞争力。与水火电机组相比，风能随机性和间歇性的特点造成风电机组的出力频繁波动，从而风电场的出力可靠性差，为了保证整个系统的安全、稳定和优质运行，需要增加系统的旋转备用容量和调频机组容量，其后果是增加了系统的运行成本，如果增加的这部分成本大于风电节省的燃料成本，这会降低电力系统的经济性。因此，如何采取切实可行的方法来提高风电供电可靠性、增加风电场运行效益、实现可再生能源的充分利用，具有重要的研究意义。

传统直流输电以其技术上和经济上的独特优势，在远距离大容量输电和电网互联两个方面对我国电力工业的发展起到十分重要的作用。自1987年舟山直流输电工程以来，我国已建成投运传统直流输电工程近22项；到2020年，我国将建成15个特高压直流输电工程，未来我国电网建设将依据交、直流输电相辅相成、共同发展的原则，建成“强交强直”的特高压混合电网和坚强的送、受端电网，其中直流工程总计达38项，我国即将建设的直流输电工程占世界直流输电新建工程的一半以上。在未来30年之内，传统直流输电在远距离大容量输电和电网互联两个方面在我国电网中将占有无可替代的地位。

直流输电的功率可以实现快速可控，因此可以考虑直流跟随风电功率波动的输电技术，来实现风电功率的输送。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于大规模风电外送的直流输电控制方法，先根据直流系统传输的有功功率和直流系统消耗的无功功率确定直流电流整定值和直流电压整定值，再通过直流电流整定值对整流侧进行定电流控制，并通过直流电压整定值对逆变侧进行定电压控制；最后根据直流系统传输的有功功率变动情况调整直流系统消耗的无功功率，完成直流输电控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种适用于大规模风电外送的直流输电控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：计算直流电流整定值和直流电压整定值；

步骤2：对整流侧进行定电流控制，并对逆变侧进行定电压控制；

步骤3：根据直流系统传输的有功功率变动情况调整直流系统消耗的无功功率。

计算直流电流整定值和直流电压整定值之前包括：直流系统额定有功功率与风电场输送的额定有功功率相匹配，直流系统额定无功功率为直流系统在输送额定有功功率下消耗的无功功率，根据风电场输送的额定有功功率和额定无功功率确定直流系统额定有功功率P_dN和额定无功功率Q_dN。

所述步骤1中，U表示换流站变压器阀侧绕组空载线电压有效值，U_d0i表示逆变侧理想空载直流电压，P_d表示直流系统传输的有功功率，Q_d表示直流系统消耗的无功功率，S表示直流系统的视在功率，直流电流整定值和直流电压整定值分别用I_dref和U_dref表示，有：

P_d＝I_drefU_dref(3)

根据式(1)-(3)可得：

所述步骤2中，根据直流电流整定值对整流侧进行定电流控制，并根据直流电压整定值对逆变侧进行定电压控制，如图3和图4。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：直流电流测量值和直流电压测量值分别用I_d和U_d表示，整流侧触发角和逆变侧触发角分别用α_r和α_i表示，满足：

U_d＝U_d0i cosα_i-d_xiI_d(7)