[發(fā)明專利]模塊化多電平柔性直流輸電功率運(yùn)行區(qū)間的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711002223.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108022003A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂莉;陽(yáng)岳希;許韋華;楊杰;江偉;張慧瑜;杜鎮(zhèn)宇;季蘭蘭;辛業(yè)春;王朝斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院;東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/36
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種模塊化多電平柔性直流輸電功率運(yùn)行區(qū)間的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)根據(jù)換流器儲(chǔ)能需求與功率運(yùn)行點(diǎn)之間的關(guān)系，由額定儲(chǔ)能容量確定功率運(yùn)行邊界；

橋臂瞬時(shí)能量波動(dòng)ΔWp的表達(dá)式為

式中，S為視在功率；m稱為電壓調(diào)制比；ω為基波角頻率；為功率因數(shù)角；

為防止橋臂輸出電壓失真和直流母線電壓過(guò)壓，單個(gè)橋臂最小儲(chǔ)能需求Wmax為

W m a x = k m a x 2 ΔW m a x k max 2 - m a x ( m p 2 - λ r p k m a x 2 1 - λ r p ) ]]>

式中，kmax為子模塊電容電壓上限因子；

而三相MMC包含6個(gè)橋臂，定義單位容量的MMC儲(chǔ)能需求Wrated為

W r a t e d = 6 S W m a x ]]>

當(dāng)m，ω和kmax一定，將代入Wrated，則deWtar是僅關(guān)于功率P、Q的二維函數(shù)；

已知一個(gè)橋臂子模塊數(shù)量N，子模塊電容大小C，額定電壓Uc和換流器額定容量SN，則定義換流器額定儲(chǔ)存能量與SN的比值Wrated.max為

W r a t e d . m a x = 6 S N × N 2 CU c 2 ]]>

在不同功率運(yùn)行點(diǎn)，單位容量的MMC儲(chǔ)能需求應(yīng)滿足

Wrated≤Wrated.max

求解隱函數(shù)Wrated＝Wrated.max，可以得到一條功率運(yùn)行邊界；

(2)根據(jù)電壓調(diào)制比與功率運(yùn)行點(diǎn)之間的關(guān)系，由電壓調(diào)制比約束確定功率運(yùn)行邊界；

在系統(tǒng)參數(shù)確定的條件下，電壓調(diào)制比與功率運(yùn)行點(diǎn)之間需符合下面不等式

P 2 + ( Q + 3 U g 2 X T ) 2 ≤ ( 3 m m a x U g U d c 2 2 X T ) 2 ]]>

式中，mmax為最大電壓調(diào)制比；Ug為電網(wǎng)相電壓有效值；Udc為直流母線電壓；連接電抗

上式表明換流器的功率運(yùn)行邊界是：以為圓心，半徑為的圓弧軌跡；

(3)計(jì)及閥通流能力的換流器功率運(yùn)行區(qū)間的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下

P2+Q2≤(ksSN)2

式中，ks為換流閥通流能力系數(shù)；

此時(shí)換流器的功率運(yùn)行邊界是以原點(diǎn)為圓心，以ksSN為半徑的圓；

(4)對(duì)根據(jù)步驟(1)、(2)和(3)繪制的各約束條件下功率運(yùn)行邊界取交集，即得到優(yōu)化的MMC-HVDC功率運(yùn)行區(qū)間。