[发明专利]基于超导磁储能线圈的风电场并入VSC-HVDC的参数优化方法

说明书

本发明属于风电并网技术领域，涉及一种超导磁储能线圈的风电场并入VSC‑HVDC的参数优化方法。解决了未对SMES磁储能线圈的初始电感L_SMES和初始电流I_SMES0以及四个PI控制参数(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)进行优化造成的SMES线圈功效降低的问题。本发明步骤为基于直流功率累计误差最小化，直流电压累计偏差最小化，SMES线圈初始能量最小化为目标函数，使系统表现为最小的直流功率波动情形并配备不同权重，按照粒子群算法确定超导磁储能线圈参数的最优值。利用SMES‑FCL可以减小因间歇性风力发电引起的直流功率波动，限制直流线路的故障电流。

技术领域

本发明属于风电并网技术领域，涉及一种超导磁储能线圈的风电场并入 VSC-HVDC的参数优化方法。

背景技术

对于DFIG风电场侧和电网侧换流器的控制策略，风电场侧VSC由定交流电压和定有功功率组成，电网侧VSC由定无功功率和定直流电压控制组成。海上交流电网频率可由频率控制器控制，通过调节风电场的有功功率来保持频率恒定。风电场的交流电压由风电场VSC的外电压控制器回路和内电流控制回路控制。

风电能源作为重要的可再生能源，在未来能源发展中占有重要地位，电网对风电能源的可调控能力提出了越来越高的要求。由于风电功率的间歇性和波动性导致其并入VSC-HVDC时直流功率波动较大大，影响系统稳定。而高压直流风电场的关键问题是直流功率波动和直流故障，为了同时解决这两个问题，现有技术采用将具有限流能力的超导磁储能线圈(SMES-FCL)集成到HVDC-Wind farm系统中。利用SMES-FCL可以减小因间歇性风力发电引起的直流功率波动，限制直流线路的故障电流。

SMES-FCL电路由两部分组成，即SMES部分和FCL部分，如图1所示，SMES 和FCL由DC-to-DC转换器构成，并由SMES磁储能线圈连接。SMES线圈部分旨在缓解风力发电场产生的功率波动。图2是SMES线圈的控制器，通过控制4个 PI控制参数(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)来于控制图1中SMES部分开关S1和S2的开合，调制脉宽调制PWM波，使SMES线圈在充电和放电模式之间转换。

现有技术中，并未对SMES磁储能线圈的初始电感L_SMES和初始电流I_SMES0以及四个PI控制参数(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)进行优化。若不进行参数优化，线圈的初始储能不能确定，4个PI控制参数(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)不能按要求精确确定，使SMES 线圈不能最大化的发挥其优点，使直流电压频繁波动，不能很好的平抑故障电流。

发明内容

本发明提供了超导磁储能线圈的风电场并入VSC-HVDC的参数优化方法，有效的解决了未对SMES磁储能线圈的初始电感L_SMES和初始电流I_SMES0以及四个PI 控制参数(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)进行优化造成的SMES线圈功效降低的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

基于超导磁储能线圈的风电场并入VSC-HVDC的参数优化方法，所述SMES 磁储能线圈包括：初始电感L_SMES和初始电流I_SMES0以及四个PI控制参数(K_Pi和 K_Ii,i＝1,2)，其特征在于：初始电感L_SMES和初始电流I_SMES0以及四个PI控制参数(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)采用粒子群算法优化，优化步骤为：