一種平抑間歇式能源出力隨機波動的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術，具體涉及一種利用直流功率調制平抑間歇 式能源出力隨機波動的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來新能源發(fā)電增長迅猛，主要表現(xiàn)為大規(guī)模風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電集中 開發(fā)。由于風電和光伏發(fā)電均受環(huán)境因素影響，出力具有隨機性和間歇性，會對電網(wǎng)運行造 成一定的影響。
[0003] 直流輸電系統(tǒng)能夠通過換流器觸發(fā)相位的控制實現(xiàn)快速和多種方式的調節(jié)。直流 系統(tǒng)的快速響應能力可用于提高整個交流系統(tǒng)的運行性能，如果直流輸送的功率能隨著交 流系統(tǒng)狀態(tài)的變化而改變，則可以提高系統(tǒng)動態(tài)阻尼能力和故障后的恢復能力。
[0004] 基于超/特高壓直流系統(tǒng)的快速控制的能力，讓直流系統(tǒng)快速響應間歇式能源出 力的變化，改善系統(tǒng)運行特性。目前沒有跟隨風功率波動相應調整直流功率的功能，亟需一 種可以實現(xiàn)此功能的方法。
【發(fā)明內容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用直流功率調制平抑間歇式能 源出力隨機波動的方法，利用直流功率調制功能，將間歇式能源給電網(wǎng)送端造成的功率波 動，通過直流系統(tǒng)傳導至受端，由送端和受端共同消納，有利于緩解大量間歇式能源接入給 電網(wǎng)帶來的影響，提高電網(wǎng)對間歇式能源的接納能力。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明提供一種平抑間歇式能源出力隨機波動的方法，其改進之處在于，所述方 法利用直流功率調制平抑間歇式能源出力隨機波動，所述方法包括下述步驟：
[0008] (1)選擇直流功率調制策略；
[0009] (2)選取直流功率調制信號；
[0010] (3)集中調制間歇性能源集中并網(wǎng)時引起的功率波動。
[0011] 進一步地，所述步驟（1)直流功率調制策略根據(jù)間隙式能源出力變化而定，所述直 流功率調制策略包括：
[0012] ①針對間歇式能源出力短時變化采取的直流功率調制策略：當間歇式能源出力變 化是短時的，包括由于陣風引起的風功率波動和由于云層變化引起的光伏出力波動，通過 直流功率調制平抑能源出力變化，穩(wěn)態(tài)后直流功率為額定值；
[0013] ②針對風電場和光伏發(fā)電大面積脫網(wǎng)的情況，采用直流功率緊急控制，通過直流 緊急功率控制緩解風電場和光伏發(fā)電脫網(wǎng)帶來的功率缺額；風電場和光伏發(fā)電大面積脫網(wǎng) 指的是脫網(wǎng)風電或光伏機組容量達到其裝機容量的1/5以上。
[0014] 進一步地，所述直流功率緊急控制包括功率提升或降低，在直流控制系統(tǒng)中，直流 功率給定值的變化改變直流電流控制器的電流給定值，實現(xiàn)對直流輸送功率的控制；當系 統(tǒng)送端中出現(xiàn)風電場和光伏發(fā)電大面積脫網(wǎng)的情況時，出現(xiàn)大的功率缺額，直流功率緊急 控制降低送端外送電力，緩解送端功率缺額。
[0015] 進一步地，所述步驟（2)選取直流功率調制信號包括：
[0016] 〈1>當調制目的為跟蹤功率輸入的變化，并通過直流功率調制抑制相應變化時，直 流功率調制信號選擇能夠反映輸入變化最靈敏的交流線路，包括交流線路的功率、頻率和 電壓波動；
[0017] 〈2>當調制目的為提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時，直流調制信號選擇電力系統(tǒng)中電 壓或頻率波動造成影響的節(jié)點所在的交流線路，包括交流線路的電壓和頻率波動。
[0018] 進一步地，所述步驟（3)集中調制間歇性能源集中并網(wǎng)時引起的功率波動包括： 對于同時接入風電場和光伏發(fā)電的節(jié)點，由于風功率與光伏功率輸出均具有間歇性和隨機 性，直流功率調制不單獨跟隨風功率變化或光伏功率變化，而針對風功率和光功率綜合變 化而定；或根據(jù)風功率和光功率預測結果，制定相適應的直流功率調制策略。
[0019] 與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明達到的有益效果是：
[0020] 本發(fā)明提供的利用直流功率調制平抑間歇式能源出力隨機波動的方法，利用直流 功率調制功能，將間歇式能源給電網(wǎng)送端造成的功率波動，通過直流系統(tǒng)傳導至受端，由送 端和受端共同消納，有利于緩解大量間歇式能源接入給電網(wǎng)帶來的影響，提高電網(wǎng)對間歇 式能源的接納能力。具體表現(xiàn)為：
[0021] 1.直流功率調制策略根據(jù)間隙式能源出力變化而定。對于短時可逆的出力變化， 如陣風或云層短時遮擋，采用的功率調制函數(shù)僅具有短時改變直流輸電功率的特性，在穩(wěn) 態(tài)時恢復為初始值；對于長時間不可逆的出力變化，采用直流功率緊急調制，緩解送端功率 缺額，提高送端系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性及故障后系統(tǒng)的整體恢復水平。
[0022] 2.首次提出根據(jù)直流調制的目的，確定直流調制信號，更加充分地發(fā)揮直流調制 功能以達到預期的效果。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明提供的利用直流功率調制平抑間歇式能源出力隨機波動的方法的 流程圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明提供的酒泉風電陣風波動后風速變化曲線圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明提供的酒泉風電陣風波動后風功率變化曲線圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明提供的酒泉風電陣風波動采用酒泉-長沙直流調制后直流功率曲線 圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明提供的酒泉風電陣風波動后采用及不采用調制措施時酒泉站母線 電壓曲線圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明提供的酒泉風電陣風波動后采用及不采用調制措施時酒泉站母線 頻率偏差曲線圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明提供的甘肅風電和光伏同時速降到0后系統(tǒng)頻率偏差曲線圖；
[0030] 圖8是本發(fā)明提供的甘肅風電和光伏同時速降到0后交流通道上的節(jié)點電壓曲線 圖；
[0031] 圖9是本發(fā)明提供的直流調制傳遞函數(shù)框圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0033]本發(fā)明提供一種利用直流功率調制平抑間歇式能源出力隨機波動的方法，其流程 圖如圖1所示，主要包括以下幾方面內容：
[0034] (1)直流功率調制策略的選擇：
[0035]直流功率調制根據(jù)間歇式能源出力波動情況，分別選取不同的調制方式。當間歇 式能源出力變化是短時的，如由于陣風引起的風功率波動、由于云層變化引起的光伏出力 波動，可以通過直流功率調制來平抑出力變化，穩(wěn)態(tài)后直流功率仍為額定值。
[0036] 當間歇式能源出力變化不是短時的，如風電、光伏發(fā)電大面積脫網(wǎng)的情況，可以通 過直流功率緊急控制來平抑出力變化，穩(wěn)態(tài)后直流功率為調整后的值。
[0037]①針對間歇式能源出力短時變化采取的直流功率調制策略：
[0038]直流功率調制策略主要針對陣風、云層遮擋等間歇性質，持續(xù)時間不長的特點而 定，直流功率直流調制也是短期內直流功率的變化，在穩(wěn)態(tài)時均保持額定功率，僅提供短時 功率支持，輔助系統(tǒng)維持暫態(tài)穩(wěn)定的能力。
[0039]②針對風電場、光伏發(fā)電大面積脫網(wǎng)的情況，采用直流功率緊急調制，通過直流緊 急功率控制來緩解風電脫網(wǎng)帶來的功率缺額：
[0040]直流功率緊急控制包括功率提升或降低，在直流控制系統(tǒng)中，直流功率給定值的 變化將改變直流電流控制器的電流給定值，從而實現(xiàn)對直流輸送功率的控制。當系統(tǒng)送端 中出現(xiàn)風電、光伏發(fā)電大面積脫網(wǎng)的情況時，出現(xiàn)了較大的功率缺額，直流功率緊急控制可 快速降低送端外送電力，緩解送端功率缺額，提高送端系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性及故障后系統(tǒng)的 整體恢復水平。
[0041] (2)直流調制信號選擇：
[0042]直流功率調制信號選取與調制的目的有關，根據(jù)不同的調制目的選取相適應的調 制信號。
[0043] 〈1>當調制目的為快速跟蹤功率輸入的變化，并通過調制抑制相應變化時，直流調 制反應信號選擇能夠反映輸入變化最靈敏的交流線路，通過跟蹤該交流線路功率、頻率或 電壓波動，有利于充分發(fā)揮直流調制快速抑制輸入變化的特點，減小功率波動對交流系統(tǒng) 的影響。
[0044] 〈2>當調制目的為提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時，直流調制信號選擇系統(tǒng)中電壓或頻率 波動可能造成較大影響的節(jié)點所在的交流線路。如根據(jù)系統(tǒng)中電壓或頻率波動大小，選擇 交流通道上電壓變化較大或容易造成電壓越界的節(jié)點或接有大量光伏的節(jié)點?？傊?，選擇 系統(tǒng)中對電壓和頻率敏感的節(jié)點所在的交流線路。
[0045] (