風電場中多端柔性直流輸電系統的應用

張睿 申艷紅 邵瑞博

摘要

本文首先針對風電場輸出特征進行簡單闡述，其次與實際情況進行結合，提出多端柔性直流輸電系統在風電場中的實際應用策略，為風電場的正常安全穩定運行提供有效保障。

【關鍵詞】風電場 多端柔性 直流輸電系統應用措施

在當前我國社會經濟不斷快速發展的背景下，越來越多的能源被廣泛應用，雖然能夠給人們提供良好的生活環境和生活需求，但是我國資源已經嚴重出現供不應求的狀態。風力發電是我國重要的可再生能源之一，風力發電的整體開發容量相對比較大，而且具有清潔性良好的特征，已經逐漸成為電力系統在運行過程中增長最快的能源之一。根據相關數據統計結果可以看出，一直到 2007年年底的時候，我國大陸已經建設而成的風電場達到了158個，風電機組累計安裝數量達到了6469臺。

1 風電場輸出特性分析

變速恒頻技術是現階段在風電場的實際運作過程中，比較常見的一種技術。這種技術在實際應用過程中，無論是在結構或者是在運行方面，都可以直接形成一種驅動狀態，將其同步到發電機系統當中，同時還能夠體現在雙饋感應發電電機系統當中。該技術在應用時，由于其自身獨有的特征，同時受到一些外部因素條件的影響，該技術可以實現發電機轉速預計電網頻率相互之間有效的解耦操作。通過這種方式科學合理自利用，不僅能夠從根本上促使風力發電、電網兩者之間的問題得到有效控制。而且對于DFIC的整體運作，不僅能夠提高風電機組在運行過程中的性能水平，而且還會促使變頻器的整體容量得到有效的降低。由此可以看出，DFIG在實際應用過程中的作用和價值，奠定了其在日后會成為風力發電的首選。因此，本文在針對該問題進行分析時，將DFIG本身具有的輸出特性看作是一種必要前提條件。同時，實現DFIG輸出特征與風電場輸出特征的一致性，在保證兩者協調發展的基礎上，能夠實現相互運作。

DFIG就是指雙饋線感應發電機組系統，該系統在實際應用時，可以直接通過變頻器的使用，對輸入轉子的勵磁電流頻率產生一定的改變影響。這樣不僅會對轉子磁場自身的旋轉速度產生嚴重的影響，而且轉速如果處于變化狀態下的時候，那么針對電壓頻率輸出，也會產生一定的恒定影響。DFIG在具體使用時，其在單位功率的基礎條件下，有功功率會呈現出一種不平衡的狀態。由于受到這種不平衡現象的影響，所以風電場在日常運作過程中，自身的母線上存在的電壓就會出現嚴重的波動現象。從而對系統的穩定性產生一定的破壞。VSC-MTDC在實際應用過程中，為了保證其整體應用效果，大多數都是直接狄用瞬時的狀態，實現對風電場功率的有效傳輸。這樣不僅能夠從根本上保證母線電壓的有效性，而且還能夠提高其整體穩定性。由此可以看出，風電場在針對具體控制目標進行制定時，可以將其看作是交流電壓和定交流側有功功率。如圖1所示。

2 風電場中多端柔性直流輸電系統的實際應用策略

2.1 適用于風電場的換流站控制器

通過對圖1中所展示出的內容進行分析可以得出，直流輸電系統在實際應用時，能夠最大限度保證風電場輸出的可靠性，與此同時，還能夠保證本地負荷在供電過程中的穩定性。對圖1的內容進行解讀之后發現，換流器1、換流器3、電網這三者之間可以建立一種聯系，而這種聯系具有實質性意義。通過這種連接方式，實現對本地負荷的有效供電。該系統與兩端VSC-HVDC系統相比，不僅能夠體現出更加靈活性和可靠性的優勢特點，而且還能夠保證其經濟性也得到有效提升。

與風電場之間建立有效連接的換流器，一般都會利特有的有功功率與定交流電壓控制策略進行有效結合，實現科學合理的把控。在與無源網絡進行連接時，換流器一般都會利用一些定交流電壓控制策略對其進行有效實施，這樣不僅有利于實現對電網的有效連接，而且還能夠直接通過直流電壓控制方法對其形成良好控制。也就是在具體操作中，可以根據實際情況，分別利用直流電壓控制措施，或者是在直流偏差控制的基礎上，對其功率進行有效控制。

2.2 電網端在直流電壓偏差的多點直流電壓控制器

VSC1在實際運作過程中，其主要是利用直流電壓控制策略對其進行落實。

該方法在實際應用過程中，其主要是針對一些有功功率的平衡起到良好的維持作用，同時可以保證直流電壓自身的穩定性。一旦在實踐中VSC-MTDC系統本身的有功功率不足時，VSC1可以直接由電網向直流網絡方向傳輸有功功率。但是如果VSC1出現故障的時候，那么系統自身的有功也會呈現出嚴重的不足，這樣就會導致直流電壓出現嚴重的下降影響。一旦VSC-MTDC系統自身的有功出現過剩的情況時，VSC1逐漸朝著電網進行有功輸出的時候。在這種狀態下，如果VSC1由于故障退出，那么系統本身的有功就會出現過剩現象，這樣就會導致直流電壓逐漸上升。

為了能夠從根本上保證VSC-MTDC系統直流電壓自身控制效果達到最優化，不僅要在VSC1中利用定直流電壓對其形成良好控制，而且還可以將直流電壓偏壓控制逐漸引入到VSC3中利用。這樣有利于促使其構成直流電壓偏差控制的多點直流電壓控制措施，并且將該措施的作用和價值充分發揮出來。這種基本原理其實就是在VSC3、VSC1都處于正常工作的狀態下，其功率如果處于單獨控制的情況時，如果VSC1出現故障退出，那么對直流電壓進行檢測時，如果超過允許范圍，那么自動由定功率控制就會住進轉變成為由定直流電壓控制。

3 結束語

綜上所述，在直流電壓偏壓控制的具體落實過程中，多點直流電壓控制策略在實施時，會涉及到VSC-MTDC系統。在該系統的實際運行過程中，需要結合實際情況，對運行模式進行有效轉變，這樣不僅有利于提高其運行過程中的穩定性和經濟性，而且還能夠將其合理應用到風電場和電網的連接當中。

參考文獻

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