适用于远海风能并网的多端直流系统扰动建模及协同频率控制技术
批准号:
51807150
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
28.0 万元
负责人:
李宇骏
依托单位:
学科分类:
E0704.电力系统与综合能源
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋国兵、常仲学、王婷、吴磊、姜坤
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中文摘要
基于电压源型的柔性直流输电系统(VSC-HVDC)在远海风能馈入中广泛应用。未来远海风能经多端柔直馈入的同时,给岸上电网频率稳定带来一系列挑战:缺乏有效的多端直流扰动模型及稳定判据;缺乏改善电网频率的控制措施。因此,研究适用于多端直流的扰动分析模型,并利用远海风机和VSC-HVDC的快速功率调节特性增强电网频率稳定,具有深远的理论意义和工程实用价值。首先,本项目拟借助线性控制理论建立多端直流的扰动模型;给出电压下垂控制下,多端直流系统的稳定运行判据。其次,通过对多端直流各端口功率耦合机理分析,构建直流控制变量与直流端口功率间的关联耦合矩阵;通过矩阵变换,给出改善岸上电网频率的直流附加功率解耦控制方法。最后,基于多端直流扰动模型,考查海上风场提供功率支撑的能力;通过对海上风场引入直流电压反馈,沟通风机转子动能与岸上电网扰动间通道;给出不依赖通信,改善岸上电网频率的海上风场与多端直流协同控制。
英文摘要
Voltage source converter based HVDC (VSC-HVDC) system is widely applied into offshore wind energy integration. With more offshore wind power integration via multi-terminal DC (MTDC) grid, it brings big challenges to the power system frequency stability. For instance, it lacks of the dynamic modeling of MTDC grid and the stability criteria. It lacks of the cooperative control to improve the power system frequency stability. Therefore, research on the dynamic modeling of multi-terminal DC grid and enhancing the power system frequency stability based on the fast power regulation of wind turbine and VSC-HVDC system has propounding theoretical value and industrial application potential. Firstly, this project aims to build the dynamic model of MTDC grid using linear control theory, and the stability criteria based on the DC voltage droop control. Furthermore, through the power coupling mechanism analysis of each DC terminal, this project constitutes the coupling matrix between the control variables of DC system and the DC terminal power. Based on the matrix transformation, an additional DC power decoupling control method is proposed to improve the onshore AC grid frequency stability. Lastly, based on the dynamic model of multi-terminal DC grid, the frequency support stability of wind turbines is evaluated. A communication-free cooperative control scheme of offshore wind farms and multi-terminal DC grid is proposed to improve the onshore AC grid frequency stability. This is achieved by detecting the DC voltage variation of offshore wind farm, and constituting the channel between rotor kinetic energy of wind turbine and onshore grid disturbances.
在双碳目标及大力发展海上风能的背景下,如何保障新型电力系统的安全可靠是保障民生和国家安全的重要问题。新型电力系统的显著特征是低惯量和弱抗扰性,因此,面对各种故障(外来冲击,海啸,飓风等),如何在故障后提供支撑,保障受扰区域快速供电成为一重大问题。.本项目首先构建了远海风能通过多端柔性直流送出系统的数学模型,然后通过线性分析理论,提出了保证系统稳定的解析判据,建立了稳定性与各控制器参数间的解析关系,对保障系统稳定运行和增强系统稳定边界有重要理论价值。.其次提出了一种提升多直流弱馈入系统频率稳定性的直流端口功率解耦控制方法。所提方法解决了传统“下垂”控制下,各端口功率相互耦合,控制效果差的弊端。该方法实现了对各端口功率独立控制,尤其对孤岛系统快速供电,提升其频率稳定性,及孤岛系统黑启动有重要理论和工程实用价值。.最后提出了一种利用海上风能转子动能和多端柔性直流系统有功分配特性协同为弱馈入(低惯量)交流系统提供频率支撑的控制策略。所提策略不仅有效利用各独立交流系统的调频资源,而且可充分利用风力机组调频能力,有效提升受扰交流系统稳定性。这一些列研究成果可为未来新型电力系统的实践提供指导。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Stabilizing Condition of Grid-Connected VSC as Affected by Phase Lock Loop (PLL)
锁相环(PLL)对并网VSC稳定情况的影响
DOI:--
发表时间:2021
期刊:IEEE Transactions on Power Delivery
影响因子:4.4
作者:Yujun Li;Zhengchun Du
通讯作者:Zhengchun Du
Novel MTDC droop scheme with decoupled power control for enhancing frequency stabilities of weak AC systems
具有解耦功率控制的新型 MTDC 下垂方案,可增强弱交流系统的频率稳定性
DOI:10.1049/iet-rpg.2019.1503
发表时间:2020-05
期刊:IET Renewable Power Generation
影响因子:2.6
作者:Yujun Li;Sining Liu;Jiebei Zhu;Xiaotian Yuan;Zhao Xu;Ke Jia
通讯作者:Ke Jia
DC Fault Analysis Models of Three Converter Topologies Considering Control Effects
考虑控制效应的三种变流器拓扑直流故障分析模型
DOI:10.1109/tie.2019.2956376
发表时间:2020-11
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics
影响因子:7.7
作者:Yujun Li;Jiapeng Li;Guihong Wu;Liansong Xiong;Ke Jia;Zhao Xu
通讯作者:Zhao Xu
DC Fault Detection in MTDC Systems Based on Transient High-frequency of Current
基于电流瞬态高频的多端直流系统直流故障检测
DOI:10.1109/tpwrd.2018.2882431
发表时间:2018
期刊:IEEE Transactions on Power Delivery
影响因子:4.4
作者:Yujun Li;Lei Wu;Jiapeng Li;Liansong Xiong;Xian Zhang;Guobing Song;Zhao Xu
通讯作者:Zhao Xu
DC Fault Analysis and Transient Average Current Based Fault Detection for Radial MTDC System
径向 MTDC 系统的直流故障分析和基于瞬态平均电流的故障检测
DOI:10.1109/tpwrd.2019.2941054
发表时间:2020-06
期刊:IEEE Transactions on Power Delivery
影响因子:4.4
作者:Li Jiapeng;Li Yujun;Xiong Liansong;Jia Ke;Song Guobing
通讯作者:Song Guobing
考虑控制器限幅约束的VSC并网系统同步稳定性
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李宇骏
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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