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系统并网技术
★ 5.0
基于电压源换流器高压直流输电的可再生能源发电暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of Renewable Power Generations via VSC-HVDC
| 作者 | Xu Zhou · Li Guo · Xialin Li · Zhi Wang · Jiebei Zhu · Chengshan Wang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 可再生能源发电 电压源换流器高压直流输电 暂态稳定性 评估方法 功率可行区域 |
语言:
中文摘要
在基于电压源换流器的高压直流输电(VSC - HVDC)系统中,较大的功率波动可能会导致可再生能源发电(RPG)出现暂态不稳定问题。本文首先建立了包含跟网型RPG和构网型VSC - HVDC的系统降阶模型,推导了等效运动方程,分析了不同类型控制单元之间的动态耦合机制及其对系统暂态稳定性的影响。然后,提出了一种基于等效加速和减速面积的暂态稳定性评估方法。此外,构建了该系统的功率可行域,并分析了主电路和控制参数对系统稳定性的影响。最后,通过实时实验室(RT - LAB)平台的实验结果验证了所提出的暂态稳定性分析方法的有效性。
English Abstract
Large power fluctuation may cause transient instability in renewable power generations (RPGs) via voltage source converter based high voltage direct current transmission (VSC-HVDC) system. First, this article establishes a reduced-order model of a system including grid-following RPGs and grid-forming VSC-HVDC, derives equivalent motion equations, and analyzes the dynamic coupling mechanism among different types of control units and their impacts on the system's transient stability. Then, a transient stability assessment method based on equivalent acceleration and deceleration areas is proposed. Furthermore, the power feasible region of such a system is constructed, and the influence of main circuit and control parameters on system stability is analyzed. Finally, the effectiveness of the proposed transient stability analysis method is validated through experimental results conducted on the real-time laboratory (RT-LAB) platform.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项关于VSC-HVDC系统暂态稳定性分析的研究具有重要的战略价值。随着我司大型光伏电站和风储一体化项目规模不断扩大,远距离大容量清洁能源输送已成为核心技术挑战。该论文提出的跟网型新能源发电单元与构网型VSC-HVDC协同运行的暂态稳定分析方法,直接契合我司光伏逆变器从跟网型向构网型演进的技术路线。
论文建立的降阶模型和等效运动方程为我司产品设计提供了理论支撑。特别是动态耦合机制分析,有助于优化我司1500V大功率逆变器的控制策略,提升系统在功率大幅波动时的稳定性。基于等效加减速面积的暂态稳定评估方法具有较高的工程实用价值,可集成到我司智慧能源管理系统中,实现实时稳定性预警。功率可行域的构建对于指导大型新能源基地的容量配置和运行边界设定具有直接应用价值。
技术成熟度方面,该研究已通过RT-LAB平台验证,处于从理论向工程应用过渡阶段。对我司而言,机遇在于可将该方法应用于沙漠光伏大基地、海上风电等远距离输送场景,提升系统集成解决方案的竞争力。挑战主要体现在:需要与电网公司深度协同进行参数整定;储能系统与VSC-HVDC的协调控制机制仍需深化研究;实际电网的复杂工况可能超出模型假设范围。建议我司技术团队与高校合作,开展构网型储能变流器与VSC-HVDC联合稳定控制的产业化攻关,抢占新型电力系统技术制高点。