[发明专利]基于直流变压器的新能源直流汇集送出系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种基于直流变压器的新能源直流汇集送出系统及其控制方法，包括：可再生能源汇集直流电网、直流变压器、长距离直流输电系统以及多个可再生能源并网装置，可再生能源并网装置接收外部输入的可再生能源信号进行信号变换后输入至可再生能源汇集直流电网进行信号汇集；汇集后的信号通过直流变压器进行电压变换后经过长距离直流输电系统输出。通过实施本发明，在可再生能源大量送出的同时保障了当地电网的安全可靠性不被影响。省去大量交流无功补偿装置和交流变换环节，效率高、经济性突出；方便不同容量规模的新能源场站接入，具有更好的兼容性和可扩展性；由此实现可再生能源场站规模化外送功能，推动跨区场站的柔性直流互联。

技术领域

本发明涉及新型电力系统构建技术领域，具体涉及一种基于直流变压器的新能源直流汇集送出系统及其控制方法。

背景技术

近年来风光等可再生能源大规模接入，风光装机主要集中于西北、华北地区，与用电负荷较高的中东部地区存在空间错位现象，大大增加了电网可再生能源消纳压力。本质上，解决消纳问题是解决资源错配问题。而建设与优化外送通道，构建可再生能源规模化跨区互联与远距离广域互补的系统，能满足用能集中区域电能使用需求，解决可再生能源消纳问题，促进可再生能源富集区域开发规模扩大。

跨区互联指电网区域之间通过“跨区联络功率”进行功率交互，而区域与上级之间也进行功率交互。空间上分散分布的分布式电源具有时空互补特性，互联区域之间具有负荷错峰、电源互补效益，可通过跨区互联系统协调优化实现在更大范围内消纳新能源。因此，如何科学合理的构建可再生能源规模化跨区互联与远距离广域互补的系统，进而提高可再生能源利用率、减轻电网可再生能源消纳压力，对当前的电网、构建新型电力系统等均具有重要意义。

现阶段，在新能源场站稳定并网和远距离输送方面，普遍采用新能源场站经调相机、STATCOM(staticsynchronouscompensator，静止同步补偿器)等柔性交流设备送出系统和经特高压直流进行外送。陆上风电并网有直接并网、准同期并网、降压并网和可控硅软并网等方案。目前，直接并网方式仍为国内主流，其方法简单、操作容易，不需要同步设备和整步操作，但并网瞬间冲击电流和电压降较大。大型光伏场站汇集并网多是通过数百个集中式逆变器将光伏阵列输出的直流电压变换为交流电压，经多级交流升压后接入主网。

当大型新能源场站位于荒漠、戈壁等偏远弱电网地区时，通过多级升压接入主网，距主网的电气距离较远，对主网的调频与调压等支撑能力不足，随着火电出力占系统总负荷之比的减少，弱电网并网系统稳定性问题将进一步凸显，如呼盟交直流系统、哈密风火打捆输电工程中振荡频发。新能源场站位于偏远地区时，外送距离远，采用LCC-HVDC输送新能源，当发生直流系统线路故障、受端换相失败、直流闭锁等故障时，由于直流功率输送的短时中断，将引起换流站近区系统过电压，易造成新能源的无序脱网，进一步限制了直流的输电能力。

荒漠、戈壁等偏远地区光伏、风电场站的并网与外送已成为我国新型电力系统构建的重要组成部分。而针对戈壁、荒漠等偏远弱电网地区，大型光伏、风电场站的安全并网与高效外送技术国内外尚未开展深入研究，并形成有效方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于直流变压器的新能源直流汇集送出系统及其控制方法，以解决现有技术中难以实现大范围分散可再生能源送出的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：