大规模风电直流外送系统的仿真与协调控制策略研究

【摘要】我国风能资源分布集中,且多处于西部、北部和沿海地区。新疆哈密、甘肃酒泉、蒙东蒙西等地区都是我国风能资源最丰富的地区,非常适合进行大基地集中式开发。由于风电出力具有波动性和随机性,大规模风电并网需要电力系统具有较强的调峰平衡能力。而我国西部、北部地区电力系统规模较小,且热电机组比重高,调峰能力不足,要实现风电大规模集中开发与高效利用,需要加强风电消纳研究,统筹考虑风电基地与外送通道建设,同步建设跨区特高压输电工程,将西部和北部地区的风电输送到华北、华中、华东等用电负荷中心地区消纳,“开发大风电、融入大电网”是中国风电发展的必然要求。特高压直流输电的主要特点是输送容量大、距离远等。到目前为止,我国已经有3个特高压直流工程投入运行,多个工程正在建设和规划之中。特高压直流输电将成为未来风电远距离外送的重要方式,是缓解能源运力不足的有效手段,也是促进大规模风电基地建设的必要条件。利用直流输电系统有功与无功的灵活控制功能,适应风电的波动特性及故障特性,可以提高大规模风电接入系统的安全稳定性。论文主要研究内容可归纳为以下三部分：(1)以电磁暂态实时数字仿真系统HYPERSIM为平台,利用电压源型换流器(VoltageSourceConverter,VSC)物理仿真装置,通过数模混合仿真技术建立直驱式同步风力发电机组数模混合仿真模型,通过暂稳态仿真试验,对该模型在风速波动下的动态特性以及电网故障时的动态响应进行校核。(2)以电磁暂态实时数字仿真系统HYPERSIM为研究平台,用直流输电物理仿真装置模拟外送风电的特高压直流输电系统,利用双向功率连接数模混合仿真技术,模拟功率在数字和物理模型之间的交换,建立大规模风电直流外送的数模混合仿真系统,并通过故障试验对仿真系统响应特性进行校核。(3)基于数模混合实时仿真平台对特高压直流与风电外送系统的相互影响和协调控制策略进行深入研究,并通过数模混合实时仿真试验,验证协调控制策略的有效性。论文的主要创新点是：(1)建立了直驱风机数模混合仿真模型,具备与实际风机换流器控制器连接研究风机接入电网动态响应特性的能力,可真实反映风机实际控制器动态特性。(2)构建了大规模风电直流外送系统的数模混合实时仿真平台,从规模和精确度两方面满足研究要求。(3)评估风火打捆系统与直流输电之间的相互影响程度,提出了提高大规模风电直流外送系统故障恢复特性的交直流协调控制策略。论文坚持理论与实际相结合,旨在针对我国电网发展中遇到的实际问题,提出可行的解决措施。论文研究成果解决了精确实时模拟风电机组中全控器件动态特性的技术难题,为风电机组实际控制器的策略及参数优化研究和接入电网的动态特性检验提供了必要的技术手段；解决了在模拟大规模风电接入电网的同时精确模拟外送风电的直流输电系统动态响应特性的技术难题,为大规模风电接入电网及直流输电对大规模风电适应性、交直流协调控制等研究提供了必要的研究手段；提出了有效可行的风火打捆直流外送系统交直流协调控制策略,为大规模风电直流外送系统的规划、设计和运行提供了必要的技术支撑。
【作者】朱艺颖；
【导师】李庚银；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】风电机组；数模混合；大规模风电；特高压直流；相互影响；协调控制；

【参考文献】
[1]许蕾.以微博为代表的自主媒介议程设置[D].吉林大学,新闻与传播,2014,硕士.
[2]房娅博.拟穴青蟹免疫相关基因的克隆及内参基因的适用性分析[D].上海海洋大学,水生生物学,2013,硕士.
[3]杜江,罗珺.我国农业环境污染的现状和成因及治理对策[J].农业现代化研究,2013,01:90-94.
[4]范晨曦.基于生活形态分群的居家休闲坐具设计研究[D].浙江工业大学,2013.
[5]李莉.攀枝花电业局三维可视化变电设备信息管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[6]赛娜.幼儿师范学校幼师专业学生钢琴集体课教学改革研究[D].内蒙古师范大学,教育管理（专业学位）,2012,硕士.
[7]牛婷.大模数花键冷敲成形设备研究[D].太原科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[8]赫曼丽.顺应—关联模式下新闻标题的语用充实分析[D].鲁东大学,英语语言文学,2013,硕士.
[9]杨杰.舞台吊杆同步平滑起吊的控制研究[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[10]孔杰杰.大豆曲茎性状基因定位、表达谱及候选基因功能分析[D].南京农业大学,作物遗传育种,2012,硕士.
[11]何文卿.现代土耳其政治伊斯兰发展的原因及影响探析[D].华中师范大学,国际政治,2014,硕士.
[12]李曼.未成年证人证言补强规则研究[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[13]郑欣.H-MRS及DTI技术联合应用在皮质下动脉硬化性脑病的初步研究[D].山东大学,影像医学与核医学,2013,硕士.
[14]安珠尼玛.当代我国行政组织文化问题研究[D].长安大学,行政管理,2013,硕士.
[15]熊攀,李振华,钟为慧.左氧氟沙星合成研究进展[J].浙江化工,2014,09:5-8.
[16]王韶华.锂硫电池正极硫碳复合材料[J].山东工业技术,2015,13:49.
[17]刘新庆.离子掺杂正极材料LiFePO_4的制备与性能研究[D].沈阳理工大学,应用化学,2013,硕士.
[18]柏永青,王卷乐,陈义华,祝俊祥.车载三维摄像仪数据的土地覆盖解译验证方法——以蒙古国东部为例[J].地球信息科学学报.
[19]吴艳繁.基于视线追踪的人机交互系统[D].吉林大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[20]伍德群.对总监理工程师应具备技能与素质的研究[D].重庆大学,建筑与土木工程,2003,硕士.
[21]李扬,刘汉武,杜云慧,张鹏.汽车用先进高强钢的应用现状和发展方向[J].材料导报,2011,13:101-104+109.
[22]任晶.静态场景下运动目标的检测与跟踪[D].郑州大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[23]张国丽.创业板产权交易中的资产评估问题研究[D].首都经济贸易大学,财政学,2013,硕士.
[24]董智然.盗窃罪中“扒窃”争议问题研究[D].内蒙古大学,法律,2014,硕士.
[25]黄智洪.XS学院教师能力素质模型研究[D].电子科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[26]陈瑶.复合式屏蔽门地铁车站自然通风特性研究[D].西南交通大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[27]王巧.公司实际出资人法律地位疑难问题研究[D].湖南师范大学,民商法学,2013,硕士.
[28]孙洋.轮胎制造行业职业病危害因素的识别与控制[D].吉林大学,公共卫生,2012,硕士.
[29]王生海.HSP90α在非小细胞肺癌中表达与EGFR基因突变在肺腺癌中关系的研究[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[30]佟绍成,王涛.一类多变量非线性动态系统的模糊自适应控制[J].控制与决策,1998,03:36-40+52.
[31]张娟.三种蔬菜无土栽培养分调控的调查[D].安徽农业大学,农业资源利用,2012,硕士.
[32]樊勇.基于承灾极限原理的洪涝灾害评估研究[D].华中师范大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[33]金球林.乳化艉轴油的研究与制备[D].华东理工大学,油气储运工程,2014,硕士.
[34]陈藻.农民工“半城市化”问题研究[D].西南财经大学,人口学,2013,博士.
[35]王晨伟.八极拳在桂林市的发展现状及对策研究[D].广西师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[36]李涵.中美主流媒体针对钓鱼岛事件的报道比较研究[D].吉林大学,新闻与传播（专业学位）,2014,硕士.
[37]薛从军.具有凹状纵向磁场分布的真空灭弧室触头设计研究[D].沈阳工业大学,电机与电器,2013,硕士.
[38]焦扬.面向微博的消费意图识别[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2013,硕士.
[39]林琳.我国应用型法律人才培养模式研究[D].广西师范大学,法学理论,2013,硕士.
[40]刘香兰.超声波-UBF-MBR处理焚烧厂垃圾渗滤液研究[D].西南大学,环境科学,2013,硕士.
[41]齐志敏.气动综合数据库管理系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[42]刘思思.沈阳迅驰机械设备有限公司薪酬体系再设计[D].吉林大学,工商管理,2012,硕士.
[43]吴斗.周围神经损伤后GDNF对脊髓前角运动神经元保护作用的实验研究[D].山西医科大学,骨科,2002,硕士.
[44]贺牡芬.数据缺失时部分线性模型的经验似然推断[D].湖南师范大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[45]闫顺奇.河北省农信社企业文化建设的研究[D].河北大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[46]张改娜.高阳民众教育思想研究[D].西南大学,中国教育史,2014,硕士.
[47]王卓.巨人交响，配器传奇[D].西安音乐学院,配器,2013,硕士.
[48]班守猛.数字技术在雕塑教学中的应用[D].北京工业大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[49]罗四维,赵连伟.基于谱图理论的流形学习算法[J].计算机研究与发展,2006,07:1173-1179.
[50]杨曦.LTE物理层下行控制信道的研究与仿真[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2013,硕士.