一种平抑间歇式能源出力随机波动的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可再生能源发电并网技术，具体涉及一种利用直流功率调制平抑间歇 式能源出力随机波动的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来新能源发电增长迅猛，主要表现为大规模风力发电和太阳能光伏发电集中 开发。由于风电和光伏发电均受环境因素影响，出力具有随机性和间歇性，会对电网运行造 成一定的影响。
[0003] 直流输电系统能够通过换流器触发相位的控制实现快速和多种方式的调节。直流 系统的快速响应能力可用于提高整个交流系统的运行性能，如果直流输送的功率能随着交 流系统状态的变化而改变，则可以提高系统动态阻尼能力和故障后的恢复能力。
[0004] 基于超/特高压直流系统的快速控制的能力，让直流系统快速响应间歇式能源出 力的变化，改善系统运行特性。目前没有跟随风功率波动相应调整直流功率的功能，亟需一 种可以实现此功能的方法。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用直流功率调制平抑间歇式能 源出力随机波动的方法，利用直流功率调制功能，将间歇式能源给电网送端造成的功率波 动，通过直流系统传导至受端，由送端和受端共同消纳，有利于缓解大量间歇式能源接入给 电网带来的影响，提高电网对间歇式能源的接纳能力。
[0006] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] 本发明提供一种平抑间歇式能源出力随机波动的方法，其改进之处在于，所述方 法利用直流功率调制平抑间歇式能源出力随机波动，所述方法包括下述步骤：
[0008] (1)选择直流功率调制策略；
[0009] (2)选取直流功率调制信号；
[0010] (3)集中调制间歇性能源集中并网时引起的功率波动。
[0011] 进一步地，所述步骤（1)直流功率调制策略根据间隙式能源出力变化而定，所述直 流功率调制策略包括：
[0012] ①针对间歇式能源出力短时变化采取的直流功率调制策略：当间歇式能源出力变 化是短时的，包括由于阵风引起的风功率波动和由于云层变化引起的光伏出力波动，通过 直流功率调制平抑能源出力变化，稳态后直流功率为额定值；
[0013] ②针对风电场和光伏发电大面积脱网的情况，采用直流功率紧急控制，通过直流 紧急功率控制缓解风电场和光伏发电脱网带来的功率缺额；风电场和光伏发电大面积脱网 指的是脱网风电或光伏机组容量达到其装机容量的1/5以上。
[0014] 进一步地，所述直流功率紧急控制包括功率提升或降低，在直流控制系统中，直流 功率给定值的变化改变直流电流控制器的电流给定值，实现对直流输送功率的控制；当系 统送端中出现风电场和光伏发电大面积脱网的情况时，出现大的功率缺额，直流功率紧急 控制降低送端外送电力，缓解送端功率缺额。
[0015] 进一步地，所述步骤（2)选取直流功率调制信号包括：
[0016] 〈1>当调制目的为跟踪功率输入的变化，并通过直流功率调制抑制相应变化时，直 流功率调制信号选择能够反映输入变化最灵敏的交流线路，包括交流线路的功率、频率和 电压波动；
[0017] 〈2>当调制目的为提高电力系统暂态稳定性时，直流调制信号选择电力系统中电 压或频率波动造成影响的节点所在的交流线路，包括交流线路的电压和频率波动。
[0018] 进一步地，所述步骤（3)集中调制间歇性能源集中并网时引起的功率波动包括： 对于同时接入风电场和光伏发电的节点，由于风功率与光伏功率输出均具有间歇性和随机 性，直流功率调制不单独跟随风功率变化或光伏功率变化，而针对风功率和光功率综合变 化而定；或根据风功率和光功率预测结果，制定相适应的直流功率调制策略。
[0019] 与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
[0020] 本发明提供的利用直流功率调制平抑间歇式能源出力随机波动的方法，利用直流 功率调制功能，将间歇式能源给电网送端造成的功率波动，通过直流系统传导至受端，由送 端和受端共同消纳，有利于缓解大量间歇式能源接入给电网带来的影响，提高电网对间歇 式能源的接纳能力。具体表现为：
[0021] 1.直流功率调制策略根据间隙式能源出力变化而定。对于短时可逆的出力变化， 如阵风或云层短时遮挡，采用的功率调制函数仅具有短时改变直流输电功率的特性，在稳 态时恢复为初始值；对于长时间不可逆的出力变化，采用直流功率紧急调制，缓解送端功率 缺额，提高送端系统的暂态稳定性及故障后系统的整体恢复水平。
[0022] 2.首次提出根据直流调制的目的，确定直流调制信号，更加充分地发挥直流调制 功能以达到预期的效果。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明提供的利用直流功率调制平抑间歇式能源出力随机波动的方法的 流程图；
[0024] 图2是本发明提供的酒泉风电阵风波动后风速变化曲线图；
[0025] 图3是本发明提供的酒泉风电阵风波动后风功率变化曲线图；
[0026] 图4是本发明提供的酒泉风电阵风波动采用酒泉-长沙直流调制后直流功率曲线 图；
[0027] 图5是本发明提供的酒泉风电阵风波动后采用及不采用调制措施时酒泉站母线 电压曲线图；
[0028] 图6是本发明提供的酒泉风电阵风波动后采用及不采用调制措施时酒泉站母线 频率偏差曲线图；
[0029] 图7是本发明提供的甘肃风电和光伏同时速降到0后系统频率偏差曲线图；
[0030] 图8是本发明提供的甘肃风电和光伏同时速降到0后交流通道上的节点电压曲线 图；
[0031] 图9是本发明提供的直流调制传递函数框图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0033]本发明提供一种利用直流功率调制平抑间歇式能源出力随机波动的方法，其流程 图如图1所示，主要包括以下几方面内容：
[0034] (1)直流功率调制策略的选择：
[0035]直流功率调制根据间歇式能源出力波动情况，分别选取不同的调制方式。当间歇 式能源出力变化是短时的，如由于阵风引起的风功率波动、由于云层变化引起的光伏出力 波动，可以通过直流功率调制来平抑出力变化，稳态后直流功率仍为额定值。
[0036] 当间歇式能源出力变化不是短时的，如风电、光伏发电大面积脱网的情况，可以通 过直流功率紧急控制来平抑出力变化，稳态后直流功率为调整后的值。
[0037]①针对间歇式能源出力短时变化采取的直流功率调制策略：
[0038]直流功率调制策略主要针对阵风、云层遮挡等间歇性质，持续时间不长的特点而 定，直流功率直流调制也是短期内直流功率的变化，在稳态时均保持额定功率，仅提供短时 功率支持，辅助系统维持暂态稳定的能力。
[0039]②针对风电场、光伏发电大面积脱网的情况，采用直流功率紧急调制，通过直流紧 急功率控制来缓解风电脱网带来的功率缺额：
[0040]直流功率紧急控制包括功率提升或降低，在直流控制系统中，直流功率给定值的 变化将改变直流电流控制器的电流给定值，从而实现对直流输送功率的控制。当系统送端 中出现风电、光伏发电大面积脱网的情况时，出现了较大的功率缺额，直流功率紧急控制可 快速降低送端外送电力，缓解送端功率缺额，提高送端系统的暂态稳定性及故障后系统的 整体恢复水平。
[0041] (2)直流调制信号选择：
[0042]直流功率调制信号选取与调制的目的有关，根据不同的调制目的选取相适应的调 制信号。
[0043] 〈1>当调制目的为快速跟踪功率输入的变化，并通过调制抑制相应变化时，直流调 制反应信号选择能够反映输入变化最灵敏的交流线路，通过跟踪该交流线路功率、频率或 电压波动，有利于充分发挥直流调制快速抑制输入变化的特点，减小功率波动对交流系统 的影响。
[0044] 〈2>当调制目的为提高系统暂态稳定性时，直流调制信号选择系统中电压或频率 波动可能造成较大影响的节点所在的交流线路。如根据系统中电压或频率波动大小，选择 交流通道上电压变化较大或容易造成电压越界的节点或接有大量光伏的节点。总之，选择 系统中对电压和频率敏感的节点所在的交流线路。
[0045] (