[发明专利]用于HVDC传输波动能源的在线有功控制方法及其控制器

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电(HVDC，High Voltage Direct Current)系统的控制方法。特别地，本发明涉及用于HVDC传输波动能源的在线有功控制方法及其控制器。

背景技术

随着发电技术的发展并日臻成熟，近年来，风能正成为发电领域中被广泛使用的可再生资源之一。受地理条件和风力资源的限制，风能资源最丰富的地方通常远离那些负载中心，例如在中国和美国的陆上风力资源，在欧洲的海上风资源。风电并网和传输成为制约风电进一步发展的瓶颈。作为最有效的远距离传输大功率电力的解决方案之一，基于晶闸管换流器高压直流(thyristor based Converter High Voltage DC)传输技术在风电并网和传输领域被广泛地提议。

在常规高压直流系统中，HVDC的有功功率指令在正常运行情况下被设置为定值，虽然它能够被手动地改变。为了传输波动的风能，现有技术提出了将风电厂和火电厂所发的电能结合在一起的HVDC传输方案。例如，白建华等于2010年1月发表在《电网与清洁能源》第26卷、第1期的“中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究”，黄怡等于2011年5月发表在《电力建设》第32卷、第5期的“特高压直流输送风电的经济性分析”，以及汪宁勃等于2010年7月发表于《电力技术》第19卷第13-14期的“风电火电打捆联合外送是解决风电市场瓶颈的有效途径”。根据采用该方案，首先通过用本地火电将波动的风电补偿为一恒定的功率，然后通过恒定功率控制的HVDC传输到远程负载中心。采用此方法，在资源侧需要相当大容量的可调节发电用作风电波动补偿。另一方面，在HVDC接收端，电网的风电消纳能力并未被充分的利用。

基于此，需要一种新的方案用于HVDC传输波动能源的在线有功控制，从而能够将波动的风能等可再生能源传输到更大的AC电网以满足远程的用户需求。

发明内容

为了克服前述问题，本发明提供了一种用于HVDC传输波动能源的在线有功控制方法及其控制器，从而不仅可以增加整体的可再生能源消纳水平，实现风能等的远距离传输，并且能够减小用作可再生能源调峰备用的火电厂的额外建设。

根据本发明的一个方面，其提供了一种用于HVDC传输波动能源的在线有功控制方法，该方法包括：实时获取控制器所需的HVDC送电端的发电总量P_source或系统频率f，和/或与之关联的其它输电通道的传输功率P；其中，所述其它输电通道包括交流和/或直流通道；判断系统是否为非正常运行状态；如果为非正常运行状态，则控制HVDC的功率传输目标P_{dc_ref}，使其等于来自调度中心或电力系统安全与稳定控制装置的传输指令P_ord；否则，判断运行的控制模式：处于第一控制模式下，控制功率传输目标P_{dc_ref}使其等于来自调度中心的传输指令P₀；处于第二控制模式下，根据发电总量P_source或系统频率f，在线控制HVDC以跟随波动电源的功率波动；以及处于第三控制模式下，根据所述传输功率P控制所述P_{dc_ref}使得P保持在预先设定的范围内。

根据本发明的另一优选实施例，在线控制HVDC以跟随发电的功率波动进一步包括：基于预先 确定的控制目标，对发电总量P_source进行数据处理；判断P_source是否大于等于直流输送风电的最大功率P_{dc_max}；如果大于，则控制功率传输目标P_{dc_ref}使其等于P_{dc_max}；否则，判断发电总量P_source是否小于等于直流输送风电的最小功率P_{dc_min}；如果大于，则控制功率传输目标P_{dc_ref}使其等于发电总量P_source；以及如果小于等于，并且处于第四控制模式下，则控制功率传输目标P_{dc_ref}使其等于P_{dc_min}；否则，对直流系统进行停运操作。

根据本发明的另一优选实施例，对发电总量P_source进行数据处理进一步包括：对P_source进行实时曲线跟随、台阶式跟随或者曲线拟合式跟随。

根据本发明的另一优选实施例，该在线有功控制方法进一步包括：接收来自电力系统安全与稳定控制装置的停运指令。