抑制直流后续换相失败的电化学储能有功控制策略

周泓宇; 李培平; 姚伟; 高东学; 李程昊; 文劲宇

doi:10.7500/AEPS20210113005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

抑制直流后续换相失败的电化学储能有功控制策略

百兆瓦级储能系统建模分析与调控运行技术 | 更新时间：2025-06-16

- 抑制直流后续换相失败的电化学储能有功控制策略
- Active Power Control Strategy of Electrochemical Energy Storage for Mitigating Subsequent DC Commutation Failures
- 电力系统自动化 2021年45卷第19期页码：70-79
- 作者机构：
  
  1.强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学），湖北省武汉市 430074
  2.国网河南省电力公司，河南省郑州市 450000
  3.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南省郑州市 450052
- 作者简介：
  
  周泓宇(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：特高压交直流混联电网稳定控制。E-mail：ee.henry_zhou@foxmail.com
  李培平(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：特高压交直流稳定性分析与控制。E-mail：peiping.li@foxmail.com
  姚伟(1983—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：交直流混联电网稳定性分析与控制、新能源电力系统稳定分析与控制等。E-mail：w.yao@hust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(5419-201924207A-0-0-00);已申请国家发明专利（申请号：202010899363.9）
- DOI：10.7500/AEPS20210113005
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-01-13，
  
  修回日期：2021-04-16，
  
  网络出版日期：2021-05-31，
  
  纸质出版日期：2021-10-10
- 稿件说明：
移动端阅览
周泓宇,李培平,姚伟等.抑制直流后续换相失败的电化学储能有功控制策略[J].电力系统自动化,2021,45(19):70-79.

ZHOU Hongyu,LI Peiping,YAO Wei,et al.Active Power Control Strategy of Electrochemical Energy Storage for Mitigating Subsequent DC Commutation Failures[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(19):70-79.
周泓宇,李培平,姚伟等.抑制直流后续换相失败的电化学储能有功控制策略[J].电力系统自动化,2021,45(19):70-79. DOI： 10.7500/AEPS20210113005.

ZHOU Hongyu,LI Peiping,YAO Wei,et al.Active Power Control Strategy of Electrochemical Energy Storage for Mitigating Subsequent DC Commutation Failures[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(19):70-79. DOI： 10.7500/AEPS20210113005.

摘要

首先，在简要梳理现有换相失败抑制方法优缺点的基础上，阐明了利用电化学储能电站抑制直流后续换相失败的可行性。然后，以中国河南多馈入特高压直流输电系统为例，研究了储能有功出力对交直流混联电网换相条件的作用机理；进而从储能有功出力时间与出力幅值的角度提出了可有效抑制直流后续换相失败的储能有功出力协调控制策略。最后，分别以河南多馈入特高压直流输电模型与CIGRE直流标准测试模型为例，仿真验证了所提储能有功出力协调控制策略对抑制后续换相失败的可行性和有效性。

Abstract

Firstly

based on the brief review on the advantages and disadvantages of existing methods of mitigating commutation failures

the feasibility of using electrochemical energy storage power stations to mitigate subsequent DC commutation failures are clarified. Then

based on the model of Henan multi-infeed ultra-high voltage direct current (UHVDC) transmission system

the mechanism of active power output of energy storage on commutation conditions of AC/DC hybrid grid is studied. Furthermore

from the point of view of the time and amplitude of active power output for energy storage

a coordination control strategy of storage power output which can effectively suppress the subsequent DC commutation failure is proposed. Finally

case studies are undertaken on the Henan multi-infeed UHVDC transmission model and CIGRE-HVDC standard test model

respectively. Simulation results verify the feasibility and effectiveness of the proposed coordination control of energy storage in terms of mitigating the subsequent commutation failures.

关键词

Keywords

references

赵畹君 . 高压直流输电工程技术［M］. 北京：中国电力出版社， 2004 ： 106 - 112 .

ZHAO Wanjun . Technology of HVDC transmission project ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2004 ： 106 - 112 .

刘振亚 . 中国电力与能源［M］. 北京：中国电力出版社， 2012 ： 177 - 180 .

LIU Zhenya . China power and energy ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2012 ： 177 - 180 .

YAO W ， LIU C ， FANG J K ， et al . Probabilistic analysis of commutation failure in LCC-HVDC system considering the CFPREV and the initial fault voltage angle ［J］. IEEE Transaction on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 715 - 724 .

徐式蕴，贺静波，樊明鉴，等 . ±1 100 kV特高压直流分层接入后受端电网稳定特性及控制措施［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1683 - 1689 .

XU Shiyun ， HE Jingbo ， FAN Mingjian ， et al . Stability and control of receiving-end power system after hierarchical connection of ±1 100 kV UHVDC ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1683 - 1689 .

汤奕，郑晨一，王玉，等 . 考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 21 ）： 50 - 60 .

TANG Yi ， ZHENG Chenyi ， WANG Yu ， et al . Optimization method for commutation failure prevention control considering AC/DC reactive power interaction characteristics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 21 ）： 50 - 60 .

宋金钊，李永丽，曾亮，等 . 高压直流输电系统换相失败研究综述［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 22 ）： 2 - 13 .

SONG Jinzhao ， LI Yongli ， ZENG Liang ， et al . A review of com mutation failure for LCC-HVDC ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 22 ）： 2 - 13 .

林圣，刘健，刘磊，等 . 基于控制保护的高压直流输电系统换相失败抑制方法综述［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 19 ）： 6045 - 6059 .

LIN Sheng ， LIU Jian ， LIU Lei ， et al . A review of commutation failure suppression methods for HVDC systems based on control protection measures ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 19 ）： 6045 - 6059 .

景柳铭，王宾，董新洲，等 . 高压直流输电系统连续换相失败研究综述［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 116 - 123 .

JING Liuming ， WANG Bin ， DONG Xinzhou ， et al . Review of consecutive commutation failure research for HVDC transmission system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 116 - 123 .

倪晓军，赵成勇，许韦华，等 . 降低直流输电换相失败概率的改进拓扑及其控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 4 ）： 811 - 820 .

NI Xiaojun ， ZHAO Chengyong ， XU Weihua ， et al . An improved topology to decrease the commutation failure in LCC-HVDC and its control strategy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 4 ）： 811 - 820 .

NI X J ， ZHAO C Y ， GUO C Y ， et al . Enhanced line commutated converter with embedded fully controlled sub-modules to mitigate commutation failures in high voltage direct current systems ［J］. IET Power Electronics ， 2016 ， 9 （ 2 ）： 198 - 206 .

XUE Y ， ZHANG X P ， YANG C . Elimination of commutation failures of LCC HVDC system with controllable capacitors ［J］. IEEE Transaction on Power System ， 2016 ， 31 （ 4 ）： 3289 - 3299 .

XUE Y ， ZHANG X P ， YANG C . Series capacitor compensated AC filterless flexible LCC HVDC with enhanced power transfer under unbalanced faults ［J］. IEEE Transactions on Power System ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 3069 - 3080 .

AAMIR A ， QIAO L ， GUO C ， et al . Impact of synchronous condenser on the dynamic behavior of LCC-based UHVDC system hierarchically connected to AC system ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2019 ， 5 （ 2 ）： 190 - 198 .

郑宽，沈沉，刘锋 . 降低多回HVDC同时换相失败风险的交直流混联受端系统STATCOM配置方案［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 2 ）： 564 - 570 .

ZHENG Kuan ， SHEN Chen ， LIU Feng . Configuration scheme of STATCOM for mitigating simultaneous commutation failure risk of multi-infeed HVDC links ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 2 ）： 564 - 570 .

王增平，刘席洋，邓博文，等 . 基于电压波形拟合的换相失败快速预测与抑制措施［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1454 - 1463 .

WANG Zengping ， LIU Xiyang ， DENG Bowen ， et al . The research on fast prediction and suppression measures of commutation failure based on voltage waveform fitting ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1454 - 1463 .

LIU L ， LIN S ， LIAO K ， et al . Extinction angle predictive control strategy for commutation failure mitigation in HVDC systems considering voltage distortion ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2019 ， 13 （ 22 ）： 5171 - 5179 .

汤奕，郑晨一 . 高压直流输电系统换相失败影响因素研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 2 ）： 499 - 513 .

TANG Yi ， ZHENG Chenyi . Review of factors affecting commutation failure of HVDC transmission system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 2 ）： 499 - 513 .

李建林，袁晓冬，郁正纲，等 . 利用储能系统提升电网电能质量研究综述［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 8 ）： 15 - 25 .

LI Jianlin ， YUAN Xiaodong ， YU Zhenggang ， et al . Comments on power quality enhancement research for power grid by energy storage system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 15 - 25 .

李建林，牛萌，王上行，等 . 江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 28 - 38 .

LI Jianlin ， NIU Meng ， WANG Shangxing ， et al . Operation and control analysis of 100 MW class battery energy storage station on grid side in Jiangsu power grid of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 28 - 38 .

李建林，王剑波，葛乐，等 . 电化学储能电站群在特高压交直流混联受端电网应用技术研究综述［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 1 ）： 51 - 61 .

LI Jianlin ， WANG Jianbo ， GE Le ， et al . Review on application technology of electrochemical energy storage power station group in ultra high voltage AC/DC hybrid receiver power grid ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 1 ）： 51 - 61 .

李建林，田立亭，来小康 . 能源互联网背景下的电力储能技术展望［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 23 ）： 15 - 25 .

LI Jianlin ， TIAN Liting ， LAI Xiaokang . Outlook of electrical energy storage technologies under energy internet background ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 23 ）： 15 - 25 .

王松岑，来小康，程时杰 . 规模储能技术在电力系统中的应用前景分析［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 1 ）： 3 - 8 .

WANG Songcen ， LAI Xiaokang ， CHENG Shijie . An analysis of prospects for application of large-scale energy storage technology in power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 1 ）： 3 - 8 .

李程昊，谭阳琛，熊永新，等 . 特高压直流多馈入系统换相失败预防协调控制［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3532 - 3542 .

LI Chenghao ， TAN Yangchen ， XIONG Yongxin ， et al . Coordinated control of commutation failure prevention in UHVDC multi-feed system ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3532 - 3542 .

谭阳琛，刘畅，姚伟，等 . 基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 17 ）： 99 - 108 .

TAN Yangchen ， LIU Chang ， YAO Wei ， et al . Open-style model of UHVDC control and protection system based on ADPSS ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 17 ）： 99 - 108 .

刘丝雨 . 电化学储能系统并网/离网特性表征量及综合评估方法研究［D］. 北京：华北电力大学， 2018 .

LIU Siyu . Research on characteristic quantity and comprehensive evaluation method of on/off network characteristics of electrochemical energy storage system ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2018 .

严干贵，刘莹，段双明，等 . 电池储能单元群参与电力系统二次调频的功率分配策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 14 ）： 26 - 34 .

YAN Gangui ， LIU Ying ， DUAN Shuangming ， et al . Power distribution strategy for battery energy storage unit group participating in secondary frequency regulation of power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 14 ）： 26 - 34 .

户龙辉 . 锂离子电池储能系统建模及其对电网稳定性影响研究［D］. 长沙：湖南大学， 2014 .

HU Longhui . Research on modeling of lithium-ion battery energy storage system and its impact on the stability of power system ［D］. Changsha ： Hunan University ， 2014 .

许汉平，杨炜晨，张东寅，等 . 考虑换相失败相互影响的多馈入高压直流系统换相失败判断方法［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1777 - 1877 .

XU Hanping ， YANG Weichen ， ZHANG Dongyin ， et al . Commutation failure judgment method for multi-infeed HVDC systems considering the interaction of commutation failures ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1777 - 1877 .

袁铁江，张昱，栗磊，等 . 计及功率密度约束含氢储能的预装式多元储能电站容量优化配置研究［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 3 ）： 496 - 506 .

YUAN Tiejiang ， ZHANG Yu ， LI Lei ， et al . Capacity optimization configuration of pre-installed multi-energy storage power station considering power density constrained hydrogen storage ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 496 - 506 .

刘席洋，王增平，郑博文，等 . LCC-HVDC故障恢复型连续换相失败机理分析与抑制措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 10 ）： 3163 - 3172 .

LIU Xiyang ， WANG Zengping ， ZHENG Bowen ， et al . Analysis and suppression measures of failure mechanism of continuous commutation for LCC-HVDC fault recovery ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 10 ）： 3163 - 3172 .

周博昊，李凤婷，尹纯亚 . 高压直流输电系统后续换相失败风险评估及抑制方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 5 ）： 143 - 151 .

ZHOU Bohao ， LI Fengting ， YIN Chunya ， et al . Evaluation and mitigation methods of HVDC subsequent commutation failure ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 5 ）： 143 - 151 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

高压直流输电系统后续换相失败风险评估及抑制方法

功率方向元件在电化学储能电站接入配电网中的适应性分析

可控换相换流器研制及其工程应用