[发明专利]一种辐射型直流海上风电场电压控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种辐射型直流海上风电场电压控制方法及系统，本发明包括接收调度部门给出风电场的有功功率参考，计算当前的功率损失以及系统灵敏度并确定当前的工作模式；基于预设的离散化预测模型求解最佳有功功率参考以及中压参考；将最佳有功功率参考输出至直流风力发电机组的控制系统以调节直流风力发电机组中每台风机的端电压以及输出功率,将中压参考输出至高压DC/DC变换器以控制高压DC/DC变换器的变流器电压。本发明具有良好的电压控制效果，可使DCWT终端总线的电压偏差保持在极小的范围内，具有安全性好的优点，将经济控制模式与电压控制模式相结合，不但减少了功率损耗，还为直流风电场控制提供了更大的灵活性。

技术领域

本发明涉及新能源电场并网技术，特别是海上风电场的并网技术，具体涉及一种辐射型直流海上风电场电压控制方法及系统。

背景技术

海上风力发电由于其出色的连续性和风能捕获能力，已成为一种重要的发电方法。随着海上风电场的快速发展，大规模海上风电的高性价比采集和传输日益受到关注。

完整的DC风电场具有许多优势，与现有的电压源变流器(VSC)-高压直流输电(HVDC)交流集电系统相比，它们有可能消除大型交流变压器，提高效率和功率密度，并减少电缆的尺寸和重量。但是目前大多数研究集中在DC/DC变换器拓扑和控制方案或DC连接海上风电场的新型结构上。很少有研究着眼于DC风电场的优化运行来实现特殊的控制目标。但实际上，风电场并网的无功电压控制是十分重要的问题。对于大型辐射状DC风电场，由于空间分布广、风速分布差异较大且场内集电线路较长，随着有功功率输出的增加，风电机组的端电压可能会超过电压阈值。甚至在某些外部扰动作用下，也会存在部分机端电压越界的现象。这对风电场的安全运行具有重要影响。此外，DC并网风电场的经济运行问题也应得到解决。因此，对于海上辐射直流并网风电场电压控制方法的研究很有必要。

目前有多种风电场无功电压控制策略，如比例分配控制、比例积分控制和模糊控制等，其中，比例分配策略因其实施简单而被现代风电场广泛采用，但对距离集电线较远的机组控制效果较差。大量研究中提出了基于最优潮流(OPF)的控制策略，通过离线最优潮流计算来确定先导母线的电压基准，并且使用PI控制器来获得总无功功率基准，然后将其分配给每个风力发电机组，以获得最优的控制效果，但不能考虑馈线上每个机组的端电压，导致某些风机因电压失控而停机。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种辐射型直流海上风电场电压控制方法及系统，本发明能够使得辐射型直流海上风电场系统安全稳定经济运行、具有良好的电压控制效果，可使DCWT终端总线的电压偏差保持在极小的范围内，具有安全性好的优点，将经济控制模式与电压控制模式相结合，不但减少了功率损耗，还为直流风电场控制提供了更大的灵活性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种辐射型直流海上风电场电压控制方法，包括：

1)接收调度部门给出风电场的有功功率参考并分别计算当前的功率损失P_loss以及系统灵敏度并确定当前的工作模式；

2)根据有功功率参考功率损失P_loss、系统灵敏度以及当前的工作模式基于预设的辐射型直流海上风电场的离散化预测模型求解最佳有功功率参考以及中压参考

3)将最佳有功功率参考输出至直流风力发电机组的控制系统以调节直流风力发电机组中每台风机的端电压V_wt以及输出功率P_wt，将中压参考输出至高压DC/DC变换器以控制高压DC/DC变换器的变流器电压V_s。

可选地，步骤1)中当前的功率损失P_loss的计算函数表达式为：