多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时直流功率再分配策略

　　面对化石能源的急剧消耗与环境治理的日益严峻,以风电为代表的新能源是实现能源与环境可持续发展的关键举措,近年来海上风电开发与应用取得重要进展,海上风电已成为风电发展的重要方向[1-4]。基于电压源型换流器的多端直流输电系统具有海底输电、黑启动、连接弱交流电网、可实现多电源供电等优势,是大规模海上风电接入陆上交流系统的有效并网方式[1,5-6]。基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltagesourceconverterbasedmulti-terminalHVDC,VSC-MTDC)规划应用于大西洋风电与欧洲离岸风场10GW级海上风电并网工程[7-8]。

　　随着低惯量的新能源电场在电网中规模逐步扩大,以及采用VSC-HVDC系统实现交流电网分区的普及,交流系统的惯性水平正在不断降低[9]。文献[10]表明,美国西部联网系统的惯量水平已经连续10a降低,电力系统将面临低惯量带来的频率稳定问题。为此,合理设计VSC-HVDC系统,提升交直流系统频率稳定性是未来研究方向。作为一个极低惯量的电力设备,VSC本身并不具备系统调频能力。然而,VSC可以作为系统之间功率支援的媒介。当采用VSC-HVDC系统连接两个异步互联系统时,VSC-HVDC系统可以在外环加入恰当的频率附加控制器,使得在一端交流系统频率发生波动时,另一端交流系统的机组可通过VSC-HVDC系统传递或消纳有功功率,从而增大频率波动端系统的惯量,提升频率波动端系统的频率稳定性[11-14]。文献[11]利用VSC-HVDC系统的可控性提高电网在故障恢复阶段的频率稳定性。文献[12]提出可以协调配合VSC-HVDC系统与发电机的调速器,从而增强送端系统的频率稳定性。文献[13]提出一种无需通信的互联系统附加频率控制策略,实现送受端系统在故障下的功率相互支援。在文献[14]中,作者将两端的相互功率支援拓展到了多端直流输电系统之间的功率相互支援,以维持多端直流输电系统各端交流系统的频率稳定。