基于DRU-HVDC送出系统的海上风电惯量支撑协调控制

黄宝龙; 赵晋斌; 毛玲; 潘超; 边晓燕

doi:10.7500/AEPS20240926011

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基于DRU-HVDC送出系统的海上风电惯量支撑协调控制

海上风电系统关键技术 | 更新时间：2026-02-28

- 基于DRU-HVDC送出系统的海上风电惯量支撑协调控制
- Coordinated Control of Inertia Support for Offshore Wind Power Based on DRU-HVDC Transmission System
- 电力系统自动化 2026年50卷第4期页码：46-55
- 作者机构：
  
  1.上海电力大学电气工程学院，上海市 200090
  2.教育部海上风电技术工程研究中心（上海电力大学），上海市 200090
- 作者简介：
  
  黄宝龙(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：海上风电直流送出系统。E-mail：15898825932@163.com
  赵晋斌(1972—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：电力电子电路的智能化及模块化控制技术、海上风电送出与控制关键技术、电氢耦合。E-mail：zhaojinbin@shiep.edu.cn
  毛玲(1981—)，女，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：锂离子电池建模及状态估计、移动储能的配置及运行。E-mail：maoling2290@shiep.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52177184)
- DOI：10.7500/AEPS20240926011
  中图分类号：
- 收稿：2024-09-26，
  
  修回：2025-01-15，
  
  网络首发：2025-12-09，
  
  纸质出版：2026-02-25
- 稿件说明：
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黄宝龙,赵晋斌,毛玲等.基于DRU-HVDC送出系统的海上风电惯量支撑协调控制[J].电力系统自动化,2026,50(4):46-55.

HUANG Baolong,ZHAO Jinbin,MAO Ling,et al.Coordinated Control of Inertia Support for Offshore Wind Power Based on DRU-HVDC Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):46-55.
黄宝龙,赵晋斌,毛玲等.基于DRU-HVDC送出系统的海上风电惯量支撑协调控制[J].电力系统自动化,2026,50(4):46-55. DOI： 10.7500/AEPS20240926011.

HUANG Baolong,ZHAO Jinbin,MAO Ling,et al.Coordinated Control of Inertia Support for Offshore Wind Power Based on DRU-HVDC Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):46-55. DOI： 10.7500/AEPS20240926011.

摘要

大规模海上风电场经二极管整流单元（DRU）的高压直流（HVDC）系统送出方案在经济技术方面具有显著优势。然而，深远海风电场因长距离通信设备成本以及通信延时的影响，难以及时获取受端电网频率变化信息并提供惯量支撑。因此，提出一种基于DRU换流站运行特性的快速低延时频率映射-还原方法，协调控制直流电容储能-风机转子动能参与惯量响应。首先，文中介绍了海上风电场经DRU-HVDC送出系统拓扑结构和稳态运行特性。然后，受端换流站采用虚拟惯量控制方式，将电网频率变化映射为直流电压变化，同时阐明DRU换流站运行时海上交流侧与直流侧电气量间耦合特性，风机仅需本地检测电压幅值和功率来还原电网频率信息，并依据还原后的频率信息依次协调控制释放直流电容能量-风机转子动能。最后，在PSCAD/EMTDC环境中搭建了海上风电场经DRU-HVDC送出系统的仿真模型，仿真结果验证了所提出的频率映射-还原方法和惯量响应协调控制方法的可行性，降低通信延时对系统惯量响应速度的影响，提升受端电网惯性水平。

Abstract

The high-voltage direct current (HVDC) system transmission scheme for large-scale offshore wind farms through diode rectifier units (DRUs) has significant advantages in economic and technological aspects. However

it is difficult for deep and remote offshore wind farms to timely obtain the frequency change information of the power grid at the receiving end and provide inertia support due to the cost of long-distance communication equipment and the influence of communication delay. Therefore

this paper proposes a fast and low-delay frequency mapping-restoration method based on the operation characteristics of DRU converter station

which coordinately controls DC capacitor energy storage-wind turbine rotor kinetic energy to participate in the inertia response. First

the topology and steady-state operation characteristics of the offshore wind farm via DRU-HVDC transmission system are introduced. Then

the virtual inertia control method is adopted in the converter station at the receiving end

which maps the grid frequency change into DC voltage change. At the same time

the coupling characteristics between the offshore AC-side and DC-side electrical variables are clarified during the operation of the DRU converter station The wind turbine only needs to locally detect the voltage amplitude and power to restore the grid frequency information

and then coordinately controls to release DC capacitor energy and wind turbine rotor kinetic energy based on the restored frequency information. Finally

the simulation model of offshore wind farm via DRU-HVDC transmission system is built in PSCAD/EMTDC environment

and the simulation results verify the feasibility of the proposed frequency mapping-restoration method and inertia response coordinated control method

which reduces the effect of communication delay on the system inertia response speed and improves the inertia level of the power grid at the receiving end.

关键词

Keywords

references

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