[發(fā)明專利]基于協(xié)調(diào)控制提升新能源場站電壓控制能力的方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113765159B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 李文鋒;孫華東;張健;孫航宇;魏巍;賈媛;馬世俊;艾東平;楊超;趙旭峰
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/16
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 11266
• 代理人: 劉愛麗

本發(fā)明公開了一種基于協(xié)調(diào)控制提升新能源場站電壓控制能力的方法及系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)控制技術領域。本發(fā)明方法，包括：步驟1、讀取新能源場站并網(wǎng)點與初始電壓預設時間間隔后的電壓；步驟2、確定新能源場站并網(wǎng)點初始電壓與預設時間間隔后的電壓的變化量，若變化量大于預設值，控制新能源場站進入雙饋調(diào)相機與SVG的無功協(xié)調(diào)控制模式，若變化量小于預設值，控制新能源場站進入SVG的無功控制模式；步驟3、測量新能源場站進入雙饋調(diào)相機與SVG的無功協(xié)調(diào)控制模式，或SVG的無功控制模式后的并網(wǎng)點電壓，若并網(wǎng)點電壓的值在預設閾值之間，控制新能源場站進入SVG無功控制模式。本發(fā)明提升了新能源場站電壓控制能力及短路電流能力。

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術領域，并且更具體地，涉及一種基于協(xié)調(diào)控制提升新能源場站電壓控制能力的方法及系統(tǒng)。

背景技術

為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，風力發(fā)電和光伏發(fā)電作為目前最成熟和最具發(fā)展前景的可再生能源發(fā)電技術，近年來保持著強勁的發(fā)展勢頭。截至2020年底，我國風電裝機達 28153萬千瓦，光伏發(fā)電裝機達25343萬千瓦，新能源發(fā)電裝機占比達28.8％，電量占比14.1％，西北電網(wǎng)新能源最大出力占總發(fā)電出力比例達 44.38％。預計到2030年，新能源裝機占比將超過31％-41％，成為裝機主體；到2060年，新能源電量占比接近60％，成為電量主體。以新能源為主體是未來新型電力系統(tǒng)的顯著特征。

但是新能源機組出力具有明顯的間歇性和波動性，并且缺乏系統(tǒng)慣量支撐，風電、光伏的大規(guī)模接入會給局部電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來很大壓力。隨著新能源在電網(wǎng)中所占比例越來越高，其對電網(wǎng)的影響范圍也從局部逐漸擴大，大規(guī)模連鎖脫網(wǎng)事故頻頻發(fā)生。

目前新能源場站(風電/光伏)的主要調(diào)壓措施是靜態(tài)無功補償裝置(例如SVG或SVC)。它適合穩(wěn)態(tài)的電壓調(diào)節(jié)，但由于電力電子裝置通過控制環(huán)節(jié)響應電網(wǎng)電壓的變化，具有一定的控制延時，因此不適合暫態(tài)的快速電壓控制，在電力系統(tǒng)電壓發(fā)生擾動或者故障導致電壓突增/突減(如連續(xù)換相失敗故障)時，其可能會造成無功反調(diào)，惡化系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平。同時靜態(tài)無功補償裝置也無法解決系統(tǒng)慣量與短路電流的問題。

同步調(diào)相機廣泛應用于特高壓直流換流站，給換流閥提供動態(tài)的無功補償，由于其在電壓突增/突降瞬間存在超導體閉合回路的磁鏈守恒效應，可根據(jù)系統(tǒng)電壓的情況快速發(fā)出或吸收無功功率，因此對電壓的突增/突減起到很好的抑制作用，不呈現(xiàn)電壓“反調(diào)”特性。同時在系統(tǒng)頻率發(fā)生擾動時，同步調(diào)相機的轉子還會給系統(tǒng)提供一定的慣量支撐，抑制頻率的快速變化，為一次調(diào)頻爭取時間，但是同步調(diào)相機的慣量支撐是不可控的，并且也不能參與系統(tǒng)的一次調(diào)頻。

雙饋調(diào)相機具有同步調(diào)相機的功能，同時轉速和系統(tǒng)頻率解耦，通過控制其轉子的交流勵磁電壓和頻率，可以實現(xiàn)有功功率和無功功率的獨立控制，進而對系統(tǒng)的電壓和頻率進行調(diào)節(jié)。它可以增加新能源場站慣性與短路電流能力，解決目前電力系統(tǒng)中新能源匯集區(qū)域短路容量不足及電壓調(diào)節(jié)能力偏弱的問題，同時解決電力系統(tǒng)的慣量和頻率調(diào)節(jié)問題，但是雙饋調(diào)相機相比同等容量SVG造價高，經(jīng)濟性一般。

因此，如何在新能源場站中有效且經(jīng)濟地優(yōu)化電壓控制能力、增加系統(tǒng)慣量與短路電流能力，是目前亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于協(xié)調(diào)控制提升新能源場站電壓控制能力的方法，包括：

步驟1、測量新能源場站并網(wǎng)點的初始電壓，并讀取新能源場站站控系統(tǒng)與調(diào)相機和SVG的通信狀態(tài)，若通信狀態(tài)滿足預設要求，讀取新能源場站并網(wǎng)點與初始電壓預設時間間隔后的電壓；

步驟2、確定新能源場站并網(wǎng)點初始電壓與預設時間間隔后的電壓的變化量，若變化量大于預設值，控制新能源場站進入雙饋調(diào)相機與SVG 的無功協(xié)調(diào)控制模式，若變化量小于預設值，控制新能源場站進入SVG 的無功控制模式；