[发明专利]确定电压下垂控制换流站电压-功率关系的方法

说明书

本发明涉及一种确定电压下垂控制换流站电压‑功率关系的方法。本发明的目的是提供一种确定电压下垂控制换流站电压‑功率关系的方法，适用于多端柔性直流系统，S01、根据直流系统拓扑结构和直流线路参数，以换流站直流电压为变量，确定整个直流网络的节点电压方程；基于节点电压方程，确定任意一条直流线路的直流电流和换流站的直流电流，从而确定整个直流系统损耗的解析公式；S02、选取多端柔性直流系统的各种典型运行工况，针对每个工况分别计算出直流系统损耗最小情况下各个换流站的电压和功率水平；S03、基于各种典型运行工况下换流站的电压和功率水平，计算拟合出换流站的直流电压‑功率特性曲线。本发明适用于电力系统输配电技术领域。

技术领域

本发明涉及一种确定电压下垂控制换流站电压-功率关系的方法。适用于电力系统输配电技术领域。

背景技术

化石能源的枯竭和环境及气候的恶化，使得新能源作为战略资源受到了世界各国的重点关注并逐步大规模开发应用。我国新能源储备丰富，近年来大力开发了西部和北部的风电和光伏，如果能进一步提升新能源灵活消纳能力，就可以减少化石能源利用，避免二氧化碳排放，同时消除弃光、弃风、弃水问题，为我国加快构建绿色环保型能源社会提供重要的柔性直流输电装备支撑，也为实现“清洁替代”提供必要的技术支持。

以电压源型换流器为基础的柔性直流输电技术为直流输电技术提供了新的发展方向，代表了直流输电技术的发展前沿。柔性直流输电技术利用全控电力电子器件和脉冲调制技术，能够准确、快速地控制与交流电网交换的有功功率和无功功率，并为交流电网提供电压支撑，克服了常规直流输电技术中存在的换相失败、不能接入弱交流系统等固有问题，且占地面积小，得到大力研究与发展，尤其在清洁能源送出、接入弱交流系统或解决常规直流多馈入系统的换相失败问题、实现电网异步互联、构建多端直流或直流电网等领域具有常规直流输电技术无法比拟的技术优势。特别的，基于柔性直流的多端柔性直流输电技术，能够在大范围内平抑清洁能源发电的波动性和随机性，未来有望成为西电东送的关键技术之一。

目前多端柔性直流输电系统的系统级控制主要可以分为主从控制策略、直流电压裕额控制策略和直流电压下垂控制策略及它们的变种。主从控制策略的优点是简单清晰，目前国内已投运的多端柔性直流系统通常采用主从控制策略，但是主从控制策略季度依赖于换流站之间的通信系统，通信系统的故障可能会影响整个直流系统的运行。直流电压裕额控制策略虽然不依赖于通信系统，但是它在故障下的响应特性并不如主从控制策略，因此不是多端柔性直流系统的最优控制策略。直流电压下垂控制策略的本质是利用多个换流站承担起控制直流电压的作用，可以不依赖于通信系统，非常适合于在多端柔性直流系统中使用。

直流电压下垂控制策略的最主要问题是有功功率分配的不可调节性，也就是说只要当换流站直流电压-直流功率曲线斜率已经确定，那么换流站之间有功功率分配就已经基本确定。换流站有功功率的不可调节性可能会带来的一个问题在于会导致整个直流系统损耗较大，导致直流系统运行不经济。另外，新能源还具有一定的随机性和波动性，虽然采用直流电压下垂控制策略可以将送端功率波动平摊到每个受端换流站中，但是受端换流站的功率波动又给降低直流系统损耗带来了一定难度。

到目前为止，已公开的绝大多数文献基本只研究直流电压下垂控制策略在柔直系统中的应用。为了进一步发挥直流电压下垂控制策略的技术优势，很有必要从降低直流系统损耗的方面对直流电压下垂控制策略的中换流站直流电压-功率水平下垂曲线的确定方法进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种确定电压下垂控制换流站电压-功率关系的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种确定电压下垂控制换流站电压-功率关系的方法，适用于多端柔性直流系统，其特征在于：

S01、根据直流系统拓扑结构和直流线路参数，以换流站直流电压为变量，确定整个直流网络的节点电压方程；基于节点电压方程，确定任意一条直流线路的直流电流和换流站的直流电流，从而确定整个直流系统损耗的解析公式；