[发明专利]一种海上风电基地外送系统风电场频率控制方法和系统

说明书

本发明提供了一种海上风电基地外送系统风电场频率控制方法，包括：当岸上交流电网频率变化时，获得与海上风电场相连的岸上换流站对应于所述岸上交流电网频率实际值的直流电压值；依据不控整流桥的自然电压耦合特性，基于不控整流桥的送端换流站根据所述岸上换流站直流电压值得到对应的海上风电场交流电压；基于所述海上风电场交流电压，调整海上风电场输出功率以支撑岸上频率变化。本发明提供的技术方案利用不控整流桥的自然电压耦合作用，快速响应岸上交流系统的频率波动。

技术领域

本发明涉及高压直流输电风电场控制领域，具体涉及一种海上风电基地外送系统风电场频率控制方法和系统。

背景技术

风电大规模并网后，势必代替部分常规发电机组。海上风电随着近十年的快速发展，逐步呈现基地化、规模化和远距离分布的特点。高压直流输电技术因其可以远距离、损耗小的传输大容量电能的特点而备受青睐，大规模海上风电场直流送出是一种必然的技术趋势。

目前基于晶闸管的LCC传统直流输电系统和基于IGBT的柔性直流输电系统一直存在损耗较高、环境影响明显、传输容量受限、前期投资成本高等问题，尤其是海上风电开发问题更加明显。考虑到海上风场送出功率单向流动的特点，现有一种基于不控整流(DR，Diode-Rectifier)海上风力发电并网系统(Diode-Rectifier Based HVDC，DR-HVDC)拓扑送出方案，针对柔性直流输电系统的前期投入成本、占地、损耗以及传输容量受限等问题提供解决方案。该拓扑不需要额外的无功补偿装置，整流侧换流站由于采用二极管作为开关器件，换流站损耗低，不需要驱动电路，电路结构简单，可靠性高，可大大降低换流站成本和体积。

风机组场经HVDC(高压直流输电)并网后，与岸上交流电网处于“解耦”状态，惯量被隐藏。在电网频率发生改变时，机组无法对电网提供频率响应，导致电网发生功率缺额，且电网频率降低的变化率较高，频率的跌落幅度较大，不利于电网的频率稳定。为使风电场快速响应交流电网的频率波动，需要快速通信或增加辅助控制。

发明内容

基于不控整流的DR-HVDC使得直流电压与海上风电场交流电压具备自然耦合特性，可利用该特性快速实现风电场响应交流电网频率响应。本发明利用DR-HVDC直流电压与海上风电场交流电压自然耦合特性提出了一种针对DR-HVDC风力发电送出的频率调节策略，实现大规模风电对岸上交流系统有功的快速支撑。

本发明提供的技术方案是：

一种海上风电基地外送系统风电场频率控制方法，包括：

当岸上交流电网频率变化时，获得与海上风电场相连的岸上换流站对应于所述岸上交流电网频率实际值的直流电压值；

依据不控整流桥的自然电压耦合特性，基于不控整流桥的送端换流站根据所述岸上换流站直流电压值得到对应的海上风电场交流电压；

基于所述海上风电场交流电压，调整海上风电场输出功率以支撑岸上频率变化。

优选的，所述当岸上交流电网频率变化时获得与海上风电场相连的岸上换流站直流电压值，包括：

根据岸上交流电网频率实际值，计算得到所述与海上风电场相连的岸上换流站对应于所述岸上交流电网频率实际值的直流电压参考值；

所述岸上换流站的直流电压控制器控制岸上换流站直流电压值自动跟随所述直流电压参考值。

进一步的，所述岸上换流站直流电压参考值的计算式如下：

U_dref＝U_dcN+K_f(f_g-f_ref)