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风电经柔性直流输电系统接入电网研究综述_江浩

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有功、无功 的 快 速 解 耦 控 制，不 需 要 额 外 的 无 功 补偿设备以及可以为无源网络供电等，因此越来 越受到研究者的关注［1］。
目前中国已经建成了若干风电经柔性直流 输电系统接入电网的具体工程，包括 2011 年投运 的上海南汇柔直工程，2013 年投运的广东南澳柔 直工程，2014 年投运的浙江舟山柔直工程等［2］。 从系统运行层面来看，由于柔直的控制更为灵活， 因此与经交流接入相比，风电经柔直系统接入电网 时需要深入研究二者之间的配合及控制方法。
为使风机参与系统调频以提高系统频率稳 定性，现有文献提出了多种类型的附加调频控制 器（ Ancillary Frequency Controller，AFC） ，包 括 惯 性控制、下垂 控 制 和 阶 跃 控 制 等［11］，其 中 惯 性 控 制和比例控制的控制框图如图 5 和图 6 所示。
图 4 WFVSC 升频法控制框图
No． 1 2017
华北电力技术 NOＲTH CHINA ELECTＲIC POWEＲ
1
·新能源技究综述*
江 浩1 ，孙 瑜2 ，刘 辉1 ，吴林林1 ，王皓靖1 ，李蕴红1 ，徐海翔1
（ 1． 国网冀北电力科学研究院（ 华北电力科学研究院有限责任公司） ，北京 100045； 2． 国网冀北电力有限公司，北京 100053）
目前电网中的风机一般采用最大功率点跟
图 5 风机惯性控制 AFC 控制框图
图 6 风机下垂控制 AFC 控制框图
对于通过柔直接入电网的风电场，由于柔性 直流的隔离作用，风机无法直接获得电网频率信 息，因 此 无 法 判 断 何 时 应 参 与 系 统 调 频。 文 献［14］将电网 侧 频 率 信 息 利 用 通 信 传 递 至 风 电 场，采用比例控制和下垂控制相结合的 AFC 使风 机参与系统调频。同时，文献［14］中 WFVSC 采 用定风场 侧 频 率 控 制，频 率 参 考 信 号 为 电 网 频 率，因此当电网频率发生变化时，WFVSC 也会同 时调整风场侧频率，利用风机转子动能参与系统 调频。
（ 1． State Grid Jibei Electric Power Co． Ltd． Ｒesearch Institute，North China Electric Power Ｒesearch Institute Co． Ltd．，Beijing 100045，China；
2． State Grid Jibei Electric Power Company Limited，Beijing 100053，China）
目前风电与柔直联合故障穿越的控制方法 主要包括降压法和升频法两类，两种控制策略均 通过 WFVSC 实现，具体控制框图如图 3 和图 4
No． 1 2017
华北电力技术 NOＲTH CHINA ELECTＲIC POWEＲ
3
所示。
图 3 WFVSC 降压法控制框图
踪控制 （ Maximum Power Point Tracking，MPPT） ， 因此 在 无 附 加 控 制 情 况 下，风 机 不 参 与 系 统 调频。
柔直系统中 WFVSC 一般采用恒交流电压幅 值 / 相角的控制方式，目的是为风电提供稳定的 交流电源。当风场侧和交流电网之间通过柔直 系统连接时，柔直系统的隔离作用可以减轻电网 侧扰动对风场的影响，同时还可以为风场侧提供 一定的支撑。
文献［5］-［7］中 均 指 出，风 电 场 经 交 流 线 路 并网情况 下，当 并 网 点 附 近 发 生 短 路 时，会 造 成 风电场侧电压降低，从而导致风机转子超速和电 压振荡甚至发生失稳； 而风电场经柔直系统并网 情况下，当 并 网 点 附 近 发 生 短 路 时，柔 直 可 以 为 风场提供无功支撑，从而避免风场侧由于电压过 低出现风机转子超速或电压失稳，提高系统暂态 稳定性。文献［8］中提出了一种电流环解耦控制 的柔直控制策略，在风电场输出功率 / 本地负荷 波动以及风场接入侧电阻参数变化情况下，均可 保证风场侧电压稳定，进而保证风场具有良好的 运行特性。 1． 2 故障穿越
1 风电经双端柔性直流系统接入电网
风电场经双端柔性直流系统接入电网的系 统结构图如图 1 所示：
图 1 风电场经双端柔性直流系统接入 电网的系统结构图
习惯上将图 1 中双端柔直系统的风场侧称 为送端侧，电网侧称为受端侧； 送受端的换流器 分 别 称 为 风 场 侧 换 流 器 （ Wind Farm Voltage Source Converter，WFVSC） 和电网侧换流器（ Grid Side Voltage Source Converter，GSVSC） 。下 面 从 不同方面对风电经双端柔性直流系统接入电网 的相关研究进行综述。 1． 1 控制策略
文献［11］提出利用模块化卸荷电路（ Dynamic Braking Ｒesistor，DBＲ） 与降压法 / 升频法相结 合的协调控制方法。该方法可以克服单纯使用 DBＲ 导致 的 成 本 高、占 地 大 等 问 题，综 合 利 用 DBＲ 及风场和柔直系统的控制能力，获得较为理 想的故障穿越效果。文献［12］则分析了降压法 / 升频法对经柔直并入电网的异步风机和双馈风 机的影响，当两种风电机组的低电 压 穿 越 （ Low Voltage Ｒide Through，LVＲT） 能力较强时，可采用 降压法，而 LVＲT 能力较弱时，可采用升频法，但 对异步风 机 而 言，需 要 提 前 确 定 频 率 变 化 量，对 双馈风机则需要加强对转子变流器的保护。 1． 3 频率控制
图 2 VSC 的双闭环控制框图
下面分别分析风电经双端柔性直流系统接 入电网时电网侧和风场侧换流器的控制策略及 与交流接入相比风电经柔直接入系统的优势。
1． 1． 1 电网侧换流器 由于柔直系统具有一定的无功支撑能力，因
此柔直系统中 GSVSC 一般采用恒并网点交流电 压 + 恒直流电压的控制方式，以提高系统静态和 暂态电压 稳 定 性。 文 献［3］指 出，风 电 经 交 流 线 路接入系统时，风场有功出力的波动会导致并网 点电压的波动； 而经柔直接入系统时，可利用柔 直的无功支撑能力减小并网点的电压波动，从而 提高系统 静 态 电 压 稳 定 性。 文 献［4］指 出，当 电 网发生故障时，可以利用柔直系统为交流电压提 供支撑，从而减小故障和恢复过程中交流电压的 波动，提高系统暂态电压稳定性。 1． 1． 2 风场侧换流器
摘 要： 近年来，可再生能源特别是风电发展迅猛。对于距电网较远的风电场，经交流线路并网会引发并网 点电压波动、故障穿越困难等技术问题。柔性直流输电（ HVDC Flexible） 为风电场，特别是距电网较远的风电 场顺利接入系统提供了有力的支撑，因此越来越受到研究者的关注。文章总结了目前风电经柔性直流输电 系统接入电网的相关文献，分双端和多端柔直两种拓扑，从控制策略、故障穿越和频率控制等方面展开综述。 在此基础上，对现有研究进行了总结，并对未来可能的研究方向进行了展望。 关键词： 风电； 柔性直流输电； 多端柔直； 控制策略 中图分类号： TM721． 1 文献标识码： A DOI： 10． 16308 / j． cnki． issn1003-9171． 2016． 00． 023
Abstract： Ｒenewable energy，especially wind energy，has developed rapidly in recent years． The integration of one wind farm located far away from the utility grid with AC transmission lines will cause the following problems，such as the voltage fluctuation of the point of common coupling （ PCC） and the difficulty of fault ride-through （ FＲT） ． HVDC Flexible provides strong support for these wind farms． This paper summarizes related references about wind power integration through HVDC Flexible． The control strategies，FＲT methods and frequency control methods are reviewed for both double-terminal and multi-terminal HVDC Flexible． Based on the existing research，this paper also proposes possible research and directions in the future． Key words： wind power，HVDC Flexible，Multi-terminal HVDC Flexible，control strategy
0 引言
近年来，可 再 生 能 源 特 别 是 风 电 发 展 迅 猛。 风电接入电网的方式包括大规模、远距离集中式 接入和分布式接入。然而对于距电网较远的风 电场，经交 流 线 路 并 网 会 引 发 并 网 点 电 压 波 动、 故障 穿 越 困 难 等 技 术 问 题。 柔 性 直 流 输 电 （ HVDC Flexible） 为风电场，特别是距电网较远的 风电场顺利接入系统提供了有力的支撑。与基 于晶闸管的传统直流相比，柔性直流的优势包括
1． 1． 2 小节中提到，风电经柔直接入电网时， 在并网点 附 近 发 生 短 路 时，由 于 柔 直 的 隔 离 作 用，可以 避 免 风 场 侧 出 现 电 压 过 低 造 成 风 机 脱 网。实际上，该 情 形 下 风 机 仍 然 发 出 有 功，而 由 于并网点电压较低，柔直系统无法将有功全部送 出，会导致 柔 直 系 统 直 流 过 压 保 护 动 作，影 响 整 个系统的正常运行。为解决该问题，需要研究风 电与柔直二者联合故障穿越方法。

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海上风电直流送出与并网技术综述

海上风电直流送出与并网技术综述

海上风电直流送出与并网技术综述一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的大力发展，海上风电作为一种可再生能源，正日益受到世界各国的重视。

由于其具有资源丰富、清洁环保、靠近负荷中心等优点，海上风电在全球范围内得到了快速的发展。

然而，随着海上风电装机容量的不断增加，其送出与并网技术也面临着越来越多的挑战。

本文旨在对海上风电直流送出与并网技术进行全面综述，分析当前的研究现状和发展趋势，为相关领域的研究和应用提供参考。

文章首先介绍了海上风电的发展背景和现状，指出了直流送出与并网技术在海上风电领域的重要性。

然后，文章重点对海上风电直流送出技术进行了详细的分析，包括直流送出系统的基本构成、工作原理、优势与挑战等方面。

接着，文章对海上风电并网技术进行了综述，包括并网方式的选择、并网控制策略、并网稳定性分析等内容。

文章还对海上风电直流送出与并网技术的未来发展趋势进行了展望，探讨了新技术、新材料、新设备在海上风电送出与并网领域的应用前景。

通过本文的综述，读者可以对海上风电直流送出与并网技术有一个全面、深入的了解，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

本文也希望能够激发更多的学者和工程师关注海上风电送出与并网技术的研究，共同推动海上风电技术的快速发展。

二、海上风电直流送出技术随着全球对可再生能源需求的不断增长，海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。

在海上风电的并网技术中，直流送出技术以其独特的优势，逐渐成为了主流选择。

海上风电直流送出技术主要依赖于高压直流输电（HVDC）系统。

与传统的交流输电相比，HVDC系统具有输电容量大、输电距离远、线路损耗小等优点。

特别是在海上风电领域，由于风电场通常远离陆地，使用HVDC系统可以有效减少在长距离输电过程中的能量损失，提高输电效率。

在海上风电直流送出技术中，风电场通过直流输电系统将电能直接输送到陆地上的换流站，然后在换流站将直流电转换为交流电，再接入电网。

风电发电场电网接入技术研究

风电发电场电网接入技术研究

风电发电场电网接入技术研究随着可再生能源的发展，风电发电场已成为一种重要的电力供应方式。

为了将风电发电场的电能稳定地输送到电网中，电网接入技术显得尤为重要。

本文将对风电发电场电网接入技术进行研究，探讨该技术的意义、目前面临的挑战以及未来的发展方向。

首先，风电发电场电网接入技术的意义在于实现风能的高效利用和规模化发展。

由于风能的不稳定性和间歇性，风电发电场需要将电能稳定地输送到电网中，以保证对电力系统的供应。

电网接入技术能够实现风电发电场与电网之间的有效连接，使风能能够得到充分利用，为电力系统提供稳定的电能。

然而，目前风电发电场电网接入技术面临着一些挑战。

首先，随着风电发电场的规模化发展，电网接入的技术要求也越来越高。

需要解决的问题包括电网稳定问题、电能储存问题以及对可再生能源的大规模接纳问题。

其次，风电发电场通常建设在远离负荷中心的地区，需要建设长距离的输电线路，这给电网接入带来了一定的技术挑战。

此外，风电发电场的电能输出与电网的负荷需求不一致，如何实现电能的平衡和调度也是一个关键的问题。

针对这些挑战，未来的发展方向可以从以下几个方面着手。

首先，需要加强对电力系统的灵活性和可调度性的研究，以适应风电发电场大规模接入电网的需求。

可以通过利用储能技术、智能电网技术以及灵活的运营管理来提高电力系统的稳定性和可靠性。

其次，可以通过优化风电发电场的布局和设计，减少输电线路的长度，降低电能输送成本。

此外，可以进一步研究风电预测技术，提高对风力资源的准确预测，从而更好地调度风电发电场的运行。

最后，还可以加强风电发电场与其他可再生能源发电场之间的协同运行，实现不同能源形态的互补利用。

在风电发电场电网接入技术的研究过程中，还需要加强各方合作与交流。

首先，政府应制定相应的政策和措施，推动风电发电场电网接入技术的研究与应用。

其次，电力公司和风电发电场运营商应共同合作，加强信息共享和技术创新，提高电网接入技术的水平。

同时，还需要加强风电发电场的运营管理和维护，确保其正常的运行和电能的可靠输送。

柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用

柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用

柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用摘要：我国在国家规划中，将大力发展与建设自然能源的风力发电技术，希望能够克服在风能发电过程中存在的并网及电力运输方面的难题，需要将目前风能发电的结构做出相应的规划，确保能够维持目前风能发电产业的发展态势。

在未来五年里让中国风能发电年装机增长数量达到十五至二十吉瓦总量。

同时大力开发海上的风能，为环境的清洁做出贡献，维持生态更好发展。

关键词：环境保护；风力发电技术；柔性直流输电技术一、柔性直流输电技术原理以及优势特点1.1柔性直流输电技术原理20世纪最早出现柔性直流输电技术概念，我国在2006年将该种技术进行命名。

其中手端和送端的交流站主要是利用全控制的电子设备。

电压源性换流器与交流系统之间具有关联性，可以按照以下公式计算交换无功功率和有功功率：式当，P表示有功功率；Q表示无功功率；Us表示交流母线的电压基波分量；Uc表示交流站的输出电压基波分量；Xc表示交流电抗器的电抗值。

从上式可以看出，移相角数值的大小可以决定有功功率的大小，如果移相角＞0时，有功功率也＞0，反之则小于，换流器会持续接收有功功率。

按照其工作原理可以看出，为了控制无功功率，并且对其方向和大小进行调整时，首先需要调整交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量，当交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量大于0时，其无功功率也会大于0，这样换流站就能够吸收无功功率。

1.2柔性直流输电技术的优势特点该项技术是当前比较先进的电力电子技术，主要是在可关断电力电子器件基础上形成电压源换流器，最后形成新型直流输电技术，其能够有效控制无功功率和有功功率，能够为交流系统提供电压奠定基础，具有较大的控制调整空间，便于操作。

柔性直流换流站不需要提升换相电压，其能够在无缘换流方式下提供无源系统供电功能以及弱系统供电功能等。

此外，该项技术不需要安装无功补偿以及滤波装置，在等同容量之下，与一般换流站占地面积小。

风力发电场电网接入技术研究

风力发电场电网接入技术研究

风力发电场电网接入技术研究随着人们对可再生能源的需求日益增长，全球范围内的风力发电已经成为一种越来越受欢迎的可再生能源形式。

在许多地方，风力发电场已成为产生电力的主要来源之一。

然而，风力发电的一个主要问题在于其难以预测的特性，这导致了一些困难。

一些人认为，随着技术的进步，这个难题可以被克服，特别是在电网接入技术方面。

风力发电厂需要接入电网，以便向家庭、工厂等各种消费者提供电力。

在过去的几十年里，电网接入技术一直在快速发展。

针对风力资源的特性，主要关注电网接入的可靠性、稳定性和安全性，以满足能源生产和消费需求，并保持电力质量。

因此，对于风力发电场电网接入技术的研究至关重要。

首先，为风力发电场提供稳定的电力质量对于确保电网接入的稳定性至关重要。

电力质量参数包括频率、电压、电流、功率因数等。

随着能源消费需求的增加，需要提高风力发电让电力质量的可靠性、稳定性和安全性。

让电力质量的可靠性、稳定性和安全性，可以通过风力发电场提高发电的效率、降低谐波和抑制过电压。

其次，电网接入可靠性是保证稳定电力供应的另一个关键因素。

电网故障、设备失效、自然灾害或恶劣天气的影响都可能影响电力的稳定性。

因此，需要通过电力备份和容错设计来保证风力发电场的电网可靠性。

电网接入的安全性也是一个重要因素。

由于风力资源可能在较远的地方进行开发，因此需要确保电网接入的可靠和安全。

在电网接入的流程中，需要进行电力通信和数据通讯，以确保风力发电场的运行和电力质量的稳定性。

传统的电力通信方案通常使用有线通讯，随着无线通讯技术的广泛应用，无线通讯技术正在逐渐成为电网接入的主要方案。

目前，WiMAX（全球互联互通WiMAX）是一种常用的无线通讯方案，而其他技术，如LTE（长期演进技术）和NB-IoT（窄带物联网技术），也正在普及。

此外，还需要建立一种完整的监测和控制系统，以保证风力发电场的安全和可靠性。

监测系统可以持续地收集风力发电场的数据，然后与发电的实时数据进行比较，以便进行优化和改进。