基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略

孙银锋; 路玉泽; 刘宇晗; 王振浩; 李国庆; 吴学光

doi:10.7500/AEPS20210816004

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基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略
- Coordinated Control Strategy of DC Fault Ride-through for Flexible DC Grid-connected System of Wind Power Based on Energy Storage
- 电力系统自动化 2023年47卷第3期页码：122-132
- 作者机构：
  
  1.现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学),吉林省吉林市 132012
  2.全球能源互联网研究院有限公司,北京市 102209
  3.直流电网技术与仿真北京市重点实验室,北京市 102209
- 作者简介：
  
  孙银锋(1983—)，男，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：柔性直流电网建模及运行特性。E-mail：sunyinfeng@neepu.edu.cn
  路玉泽(1996—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流输电、新能源并网。E-mail：1663491719@qq.com
  刘宇晗(1999—)，男，硕士研究生，主要研究方向：MMC-MTDC技术、新能源发电及并网技术。E-mail：492048071@qq.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U2066208)
- DOI：10.7500/AEPS20210816004
  中图分类号：
- 收稿：2021-08-16，
  
  修回：2022-02-13，
  
  网络出版：2022-07-25，
  
  纸质出版：2023-02-10
- 稿件说明：
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孙银锋,路玉泽,刘宇晗等.基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(3):122-132.

SUN Yinfeng,LU Yuze,LIU Yuhan,et al.Coordinated Control Strategy of DC Fault Ride-through for Flexible DC Grid-connected System of Wind Power Based on Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(3):122-132.
孙银锋,路玉泽,刘宇晗等.基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(3):122-132. DOI： 10.7500/AEPS20210816004.

SUN Yinfeng,LU Yuze,LIU Yuhan,et al.Coordinated Control Strategy of DC Fault Ride-through for Flexible DC Grid-connected System of Wind Power Based on Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(3):122-132. DOI： 10.7500/AEPS20210816004.

摘要

采用具有明显技术和经济优势的架空线柔性直流输电是大规模可再生能源并网的理想方案。然而

架空线故障率较高且直流系统故障发展迅速，仅靠直流断路器隔离故障线路并不能完善地解决系统的故障穿越问题。为解决该问题，针对大规模风电场经柔性直流输电并网系统的直流线路故障工况，充分利用风电场中广泛配置的储能系统，提出从故障定位隔离到故障类别判断，再到储能系统与换流站、风电场之间协调控制的一套完整直流故障穿越策略，并从能量角度展开故障特性分析。与现有工程中采用的耗能电阻方式相比，所提策略调节系统不平衡功率的灵活性更高，控制效果更优，且对所储存能量可以再利用，避免能量浪费。此外，为降低对储能系统的功率及容量需求，提出风电机组转子加速控制以减少风电场出力的方案。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性。

Abstract

It is an ideal scheme for grid connection of large-scale renewable energy to adopt overhead-line flexible DC transmission with obvious technical and economic advantages. However

the failure rate of overhead lines is high and the DC system faults develop rapidly. Isolating the fault lines by DC circuit breakers alone cannot solve the fault ride-through problem of the system perfectly. To solve this problem

aiming at the DC line fault condition of grid-connected system of large-scale wind power through flexible DC transmission

a complete DC fault ride-through strategy is proposed from fault location and isolation to fault category judgment

and then to the coordinated control between energy storage system

converter station and wind farm by making full use of the extensive configuration of the energy storage system in the wind farm. Then

the fault characteristic is analyzed from the perspective of the energy. Compared with the energy consumption resistor method used in the existing projects

the proposed strategy has higher flexibility and better control effect in adjusting the unbalanced power of the system

and can reuse the stored energy to avoid energy waste. In addition

in order to reduce the power and capacity requirements of the energy storage system

the rotor acceleration control of wind turbines is proposed to reduce the output of wind farms. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified on the PSCAD/EMTDC simulation platform.

关键词

Keywords

references

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