[发明专利]适用于光伏经LCC-HVDC外送系统次同步振荡分析的阻尼分离方法

说明书

本发明公开了一种适用于光伏经电网换相高压直流(line‑commutated‑converter based high voltage direct current，LCC‑HVDC)外送系统次同步振荡(sub‑synchronous oscillation，SSO)分析的阻尼分离方法。首先，根据光伏经LCC‑HVDC外送系统(下文简称PVSL系统)闭环传递函数框图，探明次同步分量在光伏与LCC‑HVDC间传播时的耦合路径；然后，应用阻尼转矩法，分析PVSL系统的SSO模态；最后，基于线性系统的叠加原理，重构传递函数框图实现PVSL系统阻尼分离，并定量评估光伏与LCC‑HVDC的次同步交互作用对系统阻尼的影响。本发明所述的阻尼分离方法弥补了现有分析方法在研究SSO问题时将PVSL系统视为一个整体的缺陷，通过分析振荡耦合路径的阻尼，达到分析子系统间次同步交互作用的目的，为PVSL系统的次同步交互作用分析提供了有力支持。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种适用于光伏经电网换相高压直流(line-commutated-converter based high voltage direct current，LCC-HVDC)外送系统次同步振荡(sub-synchronous oscillation，SSO)分析的阻尼分离方法。

背景技术

截至2020年9月，全国光伏累计装机容量2.23亿千瓦；在“30·60”碳目标提出后，我国光伏发电进入大规模发展阶段。由于我国太阳能能源具有分布集中度高、与负荷中心呈逆向分布的特点，光伏发电需通过远距离传输以提高能源消纳能力，其中西北地区的大规模光伏主要经LCC-HVDC输电系统外送，LCC-HVDC在规模化光伏外送方面具有广阔的应用前景。

现有研究证明，光伏自身存在弱阻尼的SSO问题。对于光伏与LCC-HVDC整流站间电气距离较小的场景，光伏与LCC-HVDC间的交互作用更为明显。这种交互作用可能会削弱SSO模态阻尼，从而增大系统发生SSO的风险。因此，当光伏位于直流近区时，两者的动态交互作用不可忽视，对此场景开展相关研究具有实际工程意义。

目前，针对光伏外送系统SSO问题的研究，多集中于光伏并入弱交流电网、光伏与其他能源打捆送出的场景，较少涉及光伏经LCC-HVDC送出系统(下文简称PVSL系统)。现有文献的研究结论对PVSL系统SSO问题的指导意义有限，LCC-HVDC投运对光伏SSO的影响尚未获得明晰的结论。

对新能源并网系统进行SSO分析时，主要采用特征值分析法和阻抗分析法。特征值分析法作为一种准确且严格的线性系统理论分析方法，能够有效地提供研究对象的特征信息。但该方法的物理意义不够明确，更缺乏对子系统间扰动作用环路的合理描述。阻抗分析法采用阻抗模型表征系统受到扰动时的外特性，根据阻抗稳定判据分析系统的稳定性。该方法虽然具有明确的物理意义，但通常是简单地将系统划分成两部分聚合阻抗，难以揭示次同步分量在子系统间的传递过程。鉴于上述方法的局限性，本发明提出一种适用于PVSL系统SSO分析的阻尼分离方法，该方法能够有效求解各振荡耦合路径的阻尼，实现对PVSL系统中光伏与LCC-HVDC子系统间次同步交互作用的提取与评估，具有一定的实用性价值。

发明内容

针对现有SSO分析方法存在的不足，本发明的目的在于提出一种适用于PVSL系统SSO分析的阻尼分离方法，用以实现对PVSL系统SSO的阻尼特性分析。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案如下。

一种适用于PVSL系统SSO分析的阻尼分离方法。首先，根据PVSL系统闭环传递函数框图，探明次同步分量在光伏与LCC-HVDC间传播时的耦合路径；然后，借鉴阻尼转矩法中阻尼系数的概念，求取PVSL系统的SSO模态阻尼；最后，基于线性系统的叠加原理，重构传递函数框图实现阻尼分离，定量评估光伏与LCC-HVDC的次同步交互作用对系统阻尼的影响。

作为本发明的一种优选技术方案，该方案包括以下步骤：