基于储能优化控制的风电柔直并网直流故障穿越.pdfVIP

D0I:10.13878/ki.jnuist.20240311001

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基于储能优化控制的风电柔直并网直流故障穿越

摘要0引言

基于架空线传输的风电柔直并网系

统容易发生瞬时直流故障，利用风机内构建以新能源为主体的新型电力系统,既是我国电力系统转型升

部配置的储能单元消纳故障期间的不平级的重要方向，也是实现“双碳”目标的关键途径[].风力发电作为新能

衡功率是一种有效解决方案.然而,现有

文献未考虑各个储能单元之间的剩余容源发电中最具规模化的发电形式,其在电网中的渗透率将逐渐提高[2]

量差异，将风电场等值为单台风机进行相比于交流输电和常规直流输电技术而言,基于模块化多电平换流器

研究，这容易造成剩余容量较小的储能的柔性直流输电技术（ModularMultilevelConverter-basedHighVoltage

单元过载，而剩余容量较大的储能单元

仍有富余的储能能力未被利用，从而导DirectCurrent,MMC-HVDC）可以接人无源系统，不需要无功补偿设备，

致故障期间功率不平衡.针对上述问题，也不存在换相失败等问题,是大规模风电并网的优选方案之一[3]。

本文提出一种基于风电场储能优化控制

目前，我国已有多个风电经柔直并网工程投人运行，且多采用具

的直流故障穿越协调控制策略.该策略

将荷电状态（StateofCharge,SoC)方差有经济与技术优势的架空线传输[4].由于架空线故障率较高，由此产

作为定量描述储能单元剩余容量差异程生的风机直流故障穿越问题值得关注.与交流故障穿越不同，直流故

度的指标，并以SOC方差下降率最大作

障穿越的首要任务是尽可能快速地隔离故障，以防止较大的短路电

为目标函数，将非故障极换流站转带后

的剩余不平衡功率优化分配给各个风机流对系统中的电力电子器件造成损害.现有的直流故障隔离方法[5-1]

内部的储能单元，在保证故障期间系统主要包括两种：1)采用具有故障隔离能力的子模块拓扑清除直流故

功率平衡的同时，缩小各储能单元之间

的剩余容量的差异.在PSCAD/EMTDC障;2)采用直流断路器隔离直流故障.吴婧等[7]详细介绍了三类子模

仿真平台上搭建模型将所提出的储能功块优化拓扑结构,阐述了直流故障隔离和电流阻断机理,并对比分析

率优化分配方案与传统平均分配方案进了其各方面的优缺点.吴亚楠等[8]指出采用直流断路器隔离直流故障

行对比.结果表明，储能功率优化分配方

速度更快、适用范围更广.司马文霞等[9]在传统混合式直流断路器拓

案充分发挥了储能系统的功率消纳能

力，提高了系统直流故障穿越能力。扑结构的基础上，增加旁路耗能支路，缩短了故障隔离时间.郭铭群

关键词等[10]采用具有故障隔离能力的子模块拓扑将导致系统控制复杂、损

风电；柔性直流输电；储能；直流故

耗升高.因此，采用直流断路器隔离故障具有广阔的应用前景.

障穿越

然而,在直流故障隔离后,不平衡功率的消纳情况是影响风电场

中图分类号TM721.1;TM614能否实现直流故障穿越的关键因素.曹帅等[11]针对风电经伪双极

文献标志码A

MMC-HVDC并网系统直流故障穿越问题提出一种基于全桥子模块的

柔性耗能装置，准确吸收暂态能量从而保证风机实现故障穿越.张福

轩等[12]在风电场出口处加装交流耗能电阻，消耗直流故障期间产生

收稿日期2024-03-11

资助项目山东电力工程咨询院有限公司科技

项目(37-K2023-139)1现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），