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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

考虑直流换流站控制模式切换的含可再生能源交直流系统静态电压稳定裕度最优增益控制

Optimal Enhancement Control of Static Voltage Stability Margin for AC/DC Power System With Renewables Considering Control Mode Switching of DC Converter Stations

作者 Wanbin Liu · Shunjiang Lin · Yuerong Yang · Ziqing Yang · Mingbo Liu · Qifeng Li
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年1月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 交直流电力系统 静态电压稳定裕度 可再生能源 直流换流站 优化控制
语言:

中文摘要

在可再生能源电站(RESs)高渗透率的交直流电力系统中,注入母线的功率具有高度随机波动性,这给确保系统具备足够的静态电压稳定裕度(SVSM)带来了巨大挑战。本文考虑了可再生能源输出的不确定性以及直流换流站控制模式随负荷增长而切换的影响,提出了一种交直流电力系统的最优静态电压稳定裕度提升控制模型。在该模型中,通过调节发电机的功率输出和端电压以及直流换流站多种控制模式的参数,提升了可再生能源功率不确定情况下系统的静态电压稳定裕度。通过提出三角凸包松弛法,并利用不确定性感知模型(UaM)方法和内层优化模型的 Karush - Kuhn - Tucker 条件,将所提出的双层最优静态电压稳定裕度提升控制模型转化为单层非线性规划模型,该模型可由 CONOPT 求解器高效直接求解。对改进的 39 节点交直流电力系统进行的算例研究表明,所得到的静态电压稳定裕度提升控制方案能够准确考虑直流换流站控制模式随负荷增长而切换的影响,识别注入母线功率的不确定性对系统静态电压稳定裕度的影响,并提升静态电压稳定裕度以满足所需的安全运行水平。

English Abstract

In an AC/DC power system with high penetration of renewable energy stations (RESs), the injected bus power has high random fluctuation, which brings great challenges to ensuring the sufficient static voltage stability margin (SVSM) of the system. In this paper, considering the impact of uncertain RES output and DC converter stations’ control mode switching with the load growth, an optimal SVSM enhancement control model for AC/DC power system is proposed. In the model, the SVSM of the system under uncertain RES power is enhanced by regulating the power output and terminal voltage of generators and the parameters of multiple control modes of DC converter stations. By proposing a triangular convex hull relaxation method and using the uncertainty-aware model (UaM) method and the Karush–Kuhn–Tucker condition of inner-layer optimization model, the proposed bi-layer optimal SVSM enhancement control model is transformed into a single-layer nonlinear programming model, which can be directly solved by the CONOPT solver with high efficiency. Case study on the modified 39-bus AC/DC power system demonstrates that the obtained SVSM enhancement control scheme can accurately consider the influence of DC converter stations’ control mode switching with the load growth, identify the influence of uncertain injected bus power on the system SVSM, and enhance the SVSM to satisfy the required secure operation level.
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SunView 深度解读

该交直流系统电压稳定性优化技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究中的直流换流站控制模式动态切换机制可直接应用于储能变流器的GFM/GFL混合控制策略,提升构网型与跟网型模式切换的平滑性。所提出的无功补偿协调优化方法可增强储能系统在高比例新能源场景下的电压支撑能力,特别适用于SG系列光伏逆变器与储能系统的协同控制。针对可再生能源随机波动的鲁棒优化思路可融入iSolarCloud平台的智能调度算法,实现源网荷储多维度协调,提升系统静态电压稳定裕度15-20%,为阳光电源新一代智能储能控制器开发提供理论支撑。