王晖,彭依,杨立敏,张健,李文锋,郭贤珊

(1. 中国电力科学研究院有限公司,北京 100192；2. 华北电力大学电气与 电子工程学院,北京 102206；3. 国家电网有限公司,北京100031)

0 引言

利用化石燃料产生电能带来的环境问题愈发严重,化石燃料作为非可再生能源消耗过多,促使风力发电和光伏发电技术快速发展,新能源装机大幅增加。截至2019年底,全国风电累计装机容量2.1亿kW、光伏发电累计装机达到2.04亿kW,占全网电源总装机的20%左右。可以预见,更多地区新能源发电渗透率将有所提高,可能达到80%甚至更高。大规模的新能源集中送出面临很多问题,目前,“弃风”、“弃光”现象亟待解决[1—6]。

大规模新能源场站通常处在电网末端,为了更好地消纳新能源,充分实现大规模新能源的集中送出,柔性直流输电技术成为输送电能的理想选择之一[7—10]。我国三北地区具有丰富的风能及太阳能资源,张北地区现已建立世界首个柔性直流电网工程[11—14]来输送新能源电力。

由于高电压等级模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)换流站的经济性问题和风光同时性分析[15—18],张北柔直电网项目中送端孤岛换流站的设计容量小于所配套的新能源场站的装机容量,在极端天气下,可能会出现短时换流器功率越限,引起换流器过流。因此,为了确保电网的安全稳定运行,同时保护造价较高的柔直换流器,设计了一套控制系统来确保换流器在任何时间都不会出现过流问题。

文中介绍了孤岛换流站的功率越限快速控制系统,分为功率越限回降控制系统和紧急虚拟频率控制系统。……