[發明專利]基于超導磁儲能線圈的風電場并入VSC-HVDC的參數優化方法

在審

• 申請號: 201911134906.1
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111062826A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 呂清泉;馬明;周強;汪寧渤;包廣清;蒲文靜;李媛;周家武;韓旭杉;馬彥宏;王明松;張健美;張艷麗;張彥琪;王定美;李津;張金平;黃蓉
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司;國網甘肅省電力公司電力科學研究院;甘肅新泉風力發電有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06N3/00;G06F30/20;H02J3/38
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 王歡

本發明屬于風電并網技術領域，涉及一種超導磁儲能線圈的風電場并入VSC?HVDC的參數優化方法。解決了未對SMES磁儲能線圈的初始電感L_SMES和初始電流I_SMES0以及四個PI控制參數(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)進行優化造成的SMES線圈功效降低的問題。本發明步驟為基于直流功率累計誤差最小化，直流電壓累計偏差最小化，SMES線圈初始能量最小化為目標函數，使系統表現為最小的直流功率波動情形并配備不同權重，按照粒子群算法確定超導磁儲能線圈參數的最優值。利用SMES?FCL可以減小因間歇性風力發電引起的直流功率波動，限制直流線路的故障電流。

技術領域

本發明屬于風電并網技術領域，涉及一種超導磁儲能線圈的風電場并入 VSC-HVDC的參數優化方法。

背景技術

對于DFIG風電場側和電網側換流器的控制策略，風電場側VSC由定交流電壓和定有功功率組成，電網側VSC由定無功功率和定直流電壓控制組成。海上交流電網頻率可由頻率控制器控制，通過調節風電場的有功功率來保持頻率恒定。風電場的交流電壓由風電場VSC的外電壓控制器回路和內電流控制回路控制。

風電能源作為重要的可再生能源，在未來能源發展中占有重要地位，電網對風電能源的可調控能力提出了越來越高的要求。由于風電功率的間歇性和波動性導致其并入VSC-HVDC時直流功率波動較大大，影響系統穩定。而高壓直流風電場的關鍵問題是直流功率波動和直流故障，為了同時解決這兩個問題，現有技術采用將具有限流能力的超導磁儲能線圈(SMES-FCL)集成到HVDC-Wind farm系統中。利用SMES-FCL可以減小因間歇性風力發電引起的直流功率波動，限制直流線路的故障電流。

SMES-FCL電路由兩部分組成，即SMES部分和FCL部分，如圖1所示，SMES 和FCL由DC-to-DC轉換器構成，并由SMES磁儲能線圈連接。SMES線圈部分旨在緩解風力發電場產生的功率波動。圖2是SMES線圈的控制器，通過控制4個 PI控制參數(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)來于控制圖1中SMES部分開關S1和S2的開合，調制脈寬調制PWM波，使SMES線圈在充電和放電模式之間轉換。

現有技術中，并未對SMES磁儲能線圈的初始電感L_SMES和初始電流I_SMES0以及四個PI控制參數(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)進行優化。若不進行參數優化，線圈的初始儲能不能確定，4個PI控制參數(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)不能按要求精確確定，使SMES 線圈不能最大化的發揮其優點，使直流電壓頻繁波動，不能很好的平抑故障電流。

發明內容

本發明提供了超導磁儲能線圈的風電場并入VSC-HVDC的參數優化方法，有效的解決了未對SMES磁儲能線圈的初始電感L_SMES和初始電流I_SMES0以及四個PI 控制參數(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)進行優化造成的SMES線圈功效降低的問題。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下所述：

基于超導磁儲能線圈的風電場并入VSC-HVDC的參數優化方法，所述SMES 磁儲能線圈包括：初始電感L_SMES和初始電流I_SMES0以及四個PI控制參數(K_Pi和 K_Ii,i＝1,2)，其特征在于：初始電感L_SMES和初始電流I_SMES0以及四個PI控制參數(K_Pi和K_Ii,i＝1,2)采用粒子群算法優化，優化步驟為：