多端多电平柔性直流系统在海上风电场中应用

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1、第41卷第21期电力系统保护与控制vo1．41NO．212013年11月1日PowerSystemProtectionandControlN0V．1，2013多端多电平柔性直流系统在海上风电场中的应用刘亚磊，李兴源，曾琦，魏巍(1．四川大学电气信息学院，四川成都610065；2．四川电力科学研究院，四川成都610072)摘要：针对交流输电技术和传统直流输电技术在海上风电场应用中的不足，以及保障岛上负荷正常供电的要求，提出了多个海上风电场及岛上负荷经多端多电平柔性直流系统并网的策略。建立了d-q旋转坐标系下的VSC—HVDC数学模型，并且设计了各换流站的控制策略。仿真结果表明，风电场经多端直

2、流系统与陆上电网实现了互联，风电场发力不足时功率反转，即陆上电网向岛上负荷供电，保障了岛上负荷的正常供电。该并网方式灵活可靠，是海上风电场及岛上负荷与陆上电网的最优联接方式。关键词：海上风电场；负荷；多电平柔性直流输电；多端直流系统；功率反转VSC-MTDCsystembasedonMMCforoffshorewindfarmsLIUYa—lei，LIXing．yuan，ZENGQi，WEIWei(1．SchoolofElectricalEngineeringandInformation，SichuanUniversity,Chengdu610065，China；2．SichuanElec

3、tricPowerResearchInstitute，Chengdu610072，China)Abstract：InviewofthedrawbacksofapplicationofACpowertransmissiontechnologyandtraditionalHVDCtransmissiontechnologyintheofshorewindfarmsandtomeettheneedsofensuringthenormalpowersupplyontheisland，astrategythattheflexiblemulti—HVDCtransmissionsystembasedo

4、nMMCwhichcanbeusedinthewindfarmiSadopted．Themathematicalmode1ofVSC．HVDCiSestablishedunderthed-qrotatingcoordinatesystem。andthecontro1methodsforconverterstationsaredesigned．SimulationresultsshowthattheVSC．MTDCsystemiSgoodattheconnectionbetweenofshorewindfarmsandgrid．Whenthepowergeneratedbywindfarmi

5、sinsuficient，thegridssupplypowertotheloadontheisland．Thiswayofgridconnectingisflexible，anditiSthebestWayfortheconnectionbetweenthewindfarmontheislandandland—basedpowergrids．ThisworkissuppoaedbyNationalBasicResearchProgramofChina(973Program)(No．2013CB228204)．Keywords：offshorewindfarms；load；MMC；VSC-

6、MTDC；powerinversion中图分类号：TM712文献标识码：A文章编号：1674—3415(2013)21—0009—06流输电技术在海上风电场上的应用。文献[5—9]研究0引言了风电场经VSC—HVDC系统并网的技术，并指出近年来能源枯竭、环境污染问题日益加剧，而VSC．HVDC系统具有白关断、不易发生换相失败、海上风力发电具有清洁环保、资源丰富等特点，其可减少低次谐波、可接入无源网络、可灵活独立地应用前景极为广阔。大规模海上风电场采用交流线控制有功和无功等优点；文献[10．14]研究了基于多路与陆上电网联接时，会引起电压不稳定及存在充电平变换器的柔性直流输电技术，采用该技术

7、可减电电流等问题；海上风电场采用常规直流输电技术小输出电压谐波含量、降低开关损耗和无源滤波器与陆上电网互联时，要求交流系统必须具有一定强的体积，且该技术提高了柔性直流输电的电压和功度，且易引起换流站换相失败，导致风电场功率无率等级，使模块化多电平柔性直流系统成为海上风法送出[1-4]。以上因素限制了交流输电技术和传统直电场远距离输电的最优选择。双端柔性直流输电系统仅能实现点对点功率输基金项目：国家重点基础研究发展计划(2