含新能源接入的多端柔直系统电网支撑型控制策略研究

研究背景

浙江省海上风电发展迅速，预计2030年总装机达2000万千瓦，舟山地区新能源装机已达226万千瓦，其中海上风电173万千瓦。舟山已建成世界首个五端柔性直流输电工程，计划结合五端柔直控保改造和嵊泗7号海风接入项建成世界首个六端柔性直流输电示范工程。当前柔直换流站多采用跟网型控制，存在频率稳定及宽频振荡等问题，且部分换流站在联网与孤岛两种工况下切换时易出现振荡问题。

电网支撑型控制策略研究

现有柔直换流器的构网型控制大多基于某一类控制目标设计，难以统一，不便于实际工程应用。本研究提出基于子模块能量的构网控制架构，能够完全模拟同步发电机的同步原理，实现多目标控制，包括直流电压、有功功率以及子模块能量（即输出频率）。通过控制直流侧和交流侧的插入指数，可以实现联网下的频率支撑、孤岛下的频率支撑以及多种下垂控制模式。研究提出了多种控制方案应用示例，包括单点直流电压控制、主从控制、功率支撑、多点直流电压控制以及下垂控制下的频率支撑。

舟山群岛主动支撑能力的全电磁暂态仿真研究

在PSCAD仿真软件中建立了舟山六端交直流混联系统，包含2个风力发电场站和2个光伏发电场站。通过仿真研究了电网支撑型多端柔直换流器控制策略的电网频率/电压支撑能力以及联网/孤岛运行模式切换性能。仿真结果表明，所提控制策略能够有效支撑电网频率和电压，并实现平滑的联网-孤岛切换。

四控保策略工程应用研究

研究了自适应构网技术的多端柔直系统联网孤岛切换方法，通过控制算法识别联网孤岛状态，切换构网控制算法的阻尼系数，实现基于自适应构网技术的多端柔直系统联网孤岛切换。开展了电网支撑型多端柔直换流器控保策略工程应用试验，包括充电/断电试验、启动/停运试验、基本功能试验、单站投入试验、分区运行试验、孤岛控制试验、构网控制试验以及联网孤岛切换试验。试验结果表明，所提控制保护策略能够有效实现多端柔直换流器的各种运行模式和控制功能。

总结及展望

本研究研究了含大规模新能源基地接入的多端柔直系统换流器电网支撑型控制策略，提出了归一化的柔直换流器主动支撑型控制策略，并提供了发电单元在联网/孤岛时的主动频率支撑的方法。通过开展大规模新能源基地经多端柔直并网系统全电磁暂态仿真研究，评估了所提电网支撑型多端柔直换流器控制策略的电网频率/电压支撑能力以及联网/孤岛运行模式切换性能。研究了电网支撑型多端柔直换流器联网孤岛切换控制策略工程化应用，开展全过程电网支撑型柔直换流器试验方案研究，通过RTDS实时仿真系统验证了电网支撑型柔直换流器控制保护策略。多端柔直系统换流器的归一化主动支撑型控制策略可推广至多场景新能源场站换流器的应用，全电磁暂态模型可推广至海上风电柔直组网、多能互补微电网等领域，电网支撑型多端柔直换流器控制保护系统可广泛推广至新能源接入、岛屿平台供电等诸多领域。