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系统并网技术 功率模块 多电平 ★ 5.0

考虑实际工况的新能源经柔性直流送出系统强度评估

Strength Assessment of Renewable Energy Integrated via MMC-HVDC Considering Practical Operating Conditions

作者 王祥宇 · 辛焕海 · 傅闯 · 马富艺龙 · 侯智贤
期刊 电工技术学报
出版日期 2025年1月
卷/期 第 40 卷 第 15 期
技术分类 系统并网技术
技术标签 功率模块 多电平
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 新能源 模块化多电平变流器柔性直流系统(MMC-HVDC) 系统强度 广义运行短路比 王祥宇 辛焕海 傅闯 马富艺龙 侯智贤 电工技术学报 Transactions of China Electrotechnical Society
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基于广义短路比的电压支撑强度常用于评估新能源经两电平直流系统的稳定性,但难以适用于模块化多电平变流器柔性直流(MMC-HVDC)系统。由于MMC-HVDC内部控制复杂且运行工况多变,传统额定工况下的短路比指标适用性受限。为此,本文从灵敏度角度提出基于广义运行短路比的系统强度评估方法。通过建立频域闭环传递函数矩阵模型,利用灵敏度方程描述系统电压对电流扰动的响应特性;结合阻抗矩阵最大奇异值等效表征MMC-HVDC宽频电压支撑能力,并提出其等效建模方法;将广义运行短路比拓展应用于MMC-HVDC送出系统强度评估。仿真算例验证了该方法的有效性。
基于广义短路比指标的电压支撑强度(简称"系统强度")可用于评估额定工况下新能源经两电平直流送出系统的稳定性.然而目前新能源基地大多采用模块化多电平变流器柔性直流系统(MMC-HVDC)送出,相比于两电平直流,MMC-HVDC内部控制特性复杂,其对系统的电压支撑作用难以表征.此外,新能源实际运行工况多变,基于额定工况定义的短路比指标难以应用.为此,该文从灵敏度视角提出了基于广义运行短路比的新能源经MMC-HVDC送出系统(简称送出系统)强度评估方法.首先,建立了系统频域闭环传递函数矩阵模型,利用灵敏度方程刻画了送出系统的系统电压对电流小扰动的响应特性;其次,基于阻抗矩阵的最大奇异值等效刻画了MMC-HVDC的宽频段电压支撑能力,并提出MMC-HVDC等效方法;进而,将广义运行短路比推广到送出系统强度评估;最后,仿真算例验证了所提方法的有效性.
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SunView 深度解读

该研究对阳光电源的大型储能和集中式光伏系统具有重要参考价值。文中提出的基于广义运行短路比的系统强度评估方法,可直接应用于ST2000储能变流器和SG350HX光伏逆变器的并网稳定性评估。特别是在大规模新能源基地送出场景中,该方法有助于优化PowerTitan储能系统的电压支撑控制策略,提升系统在复杂工况下的稳定性。通过将灵敏度分析与MMC建模相结合的思路,也为阳光电源开发新一代高功率密度变流器提供了创新思路,尤其是在三电平拓扑和GFM控制算法优化方面。