适应于柔性直流送出的新能源集群无功优化控制技术研究

摘要

新能源发电具有间歇性、波动性等特点，大规模新能源集群并网为无功平衡和电压调整带来困难。与交流传输技术或传统直流输电技术相比，柔性直流输电技术在新能源发电并网领域具有明显技术优势，应用前景非常广阔。因此，对适应于柔性直流送出的新能源集群无功优化控制技术进行研究具有重要意义。 首先，本文对新能源集群接入柔直电网的稳态运行特性展开研究。基于一个单端的模块化多电平换流器的高压直流输电系统（modular multilevel converter based high voltage direct current，MMC-HVDC），研究换流站稳态运行范围的计算方法，获得柔直交流电压参考值和联结变压器抽头档位对换流站稳态运行范围的影响规律及作用机理。借助PV曲线分析新能源集群接入柔直电网时的静态电压稳定性，通过对不同工况下等效新能源集群并网点处静态电压稳定极限的计算，探究换流站调节能力约束对PV曲线的影响，进而提出增大系统可行PV运行范围的方法。 其次，本文对新能源集群接入柔直电网的有功/无功暂态调节特性展开研究。采用将新能源场站呈辐射状汇集到各汇集站后集中接入换流站的拓扑结构，在DIgSILENT中建立新能源集群孤网接入柔直电网的仿真模型。通过对所建模型的暂态仿真，分析送端换流站的交流电压控制能力、受端换流站的直流电压控制能力及送端换流站的调节能力。 最后，基于对上述特性的分析，研究孤网接入柔直电网的新能源集群多目标无功优化问题。以系统网络损耗和新能源集群无功裕度为优化指标，以正常工况下交流系统约束和 VSC-HVDC 系统约束为约束条件，建立孤网接入柔直电网的新能源集群多目标无功优化模型。采用加权法为优化指标选择权重系数，将多目标优化模型转化为单目标优化模型。针对具体算例，使用粒子群优化算法，求解得到无功优化问题的最优解。

目录

第一个书签之前

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 柔性直流输电技术

1.2.2 新能源接入柔直电网的运行特性

1.2.3 新能源集群无功优化控制

1.3 本文主要研究内容

第2章 新能源集群接入柔直电网的稳态运行特性

2.1 VSC-HVDC控制策略

2.2 换流站稳态运行范围研究

2.2.1 换流站稳态运行范围求解方法

2.2.2 换流站稳态运行范围影响因素研究

2.3 等效新能源集群并网点PV曲线的研究

2.4 本章小结

第3章 新能源集群接入柔直电网的有功/无功暂态调节特性

3.1 VSC-HVDC稳态模型

3.2 VSC-HVDC暂态模型

3.3 新能源集群孤网接入柔直电网仿真模型

3.4 有功/无功暂态调节特性分析

3.5 本章小结

第4章 孤网接入柔直电网的新能源集群多目标无功优化

4.1 多目标无功优化模型

4.1.1 目标函数

4.1.2 约束条件

4.2 无功优化算法

4.2.1 基本粒子群算法

4.2.2 离散粒子群算法

4.2.3 多目标无功优化问题求解过程

4.3 算例仿真结果与分析

4.3.1 算例参数

4.3.2 仿真结果与分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢