大规模风电直流外送系统暂态过电压建模与仿真分析
在当前形势下，随着可再生能源的大规模开发与广泛应用，人们对电力系统的运行性能提出了更高标准的要求，同时，高比例新能源发电作为现阶段力争实现“碳达峰、碳中和”目标下的主力电源，特高压直流输电工程的陆续投运和大规模新能源的集中接入使得暂态过电压问题频频发生。暂态过电压问题的出现不仅不利于电力系统及电网设备的安全、稳定运行，还限制了高压直流输电的外送能力。新能源机组在暂态过程中的低电压穿越特性作为与系统过电压水平密切相关的重要因素，亟需对其展开深入研究。 本文从现阶段用于研究新能源机组暂态特性的主流手段和仿真工具出发，首先介绍了控制硬件在环仿真方法的原理与特点，为本文的研究内容选定了采用RT-LAB的FPGA控制硬件在环仿真方式，用以满足对风电机组/光伏逆变器等高频电力电子设备的仿真需求。针对新能源发电单元的暂态响应和控制算法以及特高压直流输电系统与新能源场站之间的交互影响问题，本文基于控制硬件在环电磁暂态实时仿真整体方案及接口配置方法对其进行了仿真分析，首先构建了相适应的在环仿真模型，完成了风电机组的控制硬件在环低电压穿越、高电压穿越及采用不同控制策略的试验，随后通过对不同短路比下换相失败/再启动、不同直流开机容量下换相失败、风场不同出力下的暂态过电压水平进行了仿真分析，归纳出系统暂态电压峰值的影响因素，最后对双馈和直驱风场高穿改造前后的暂态特性进行了对比分析。 在此基础上，本文结合国内现有特高压直流输电工程的特点，通过某特高压直流输电工程中直驱永磁风机的算例进行了仿真分析，对风电机组故障穿越参数对机端暂态电压表现的影响展开了研究，提出了风电机组控制策略和模型参数的优化建议，并对比了参数改造前后的效果。仿真结果表明，系统的过电压水平得到了一定程度上的抑制，研究成果可为当前高占比新能源并网形势下电网的安全稳定运行提供参考。
风电直流外送系统;暂态过电压;低电压穿越;仿真分析
中国电力科学研究院
硕士
电力系统及其自动化
刘纯;林伟芳
2021
中文
TM711
2021-12-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）