[发明专利]66kV储能型链式STATCOM装置及其频率支撑控制方法

说明书

本发明公开了一种66kV储能型链式STATCOM装置及其频率支撑控制方法，所述66kV储能型链式STATCOM装置的拓扑为三相星型接线结构且每相电路的结构相同，所述每相电路包括N个首尾串联的功率模块，所述每个功率模块通过一个滤波电抗L_f与一个电池模块并联，所述滤波电抗L_f用于缓冲功率模块直流侧流入电池模块的二次脉动功率，电池模块的接入使得储能型链式STATCOM装置具备有功功率调节能力；所述频率支撑控制方法，通过对等效转动惯量的自适应控制，调节装置输出的有功功率，增大海上风电系统的惯量，实现对频率的支撑。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种66kV储能型链式STATCOM装置及其频率支撑控制方法。

背景技术

电网新能源接入比例增高，新能源的高渗透率给海上风电场的并网带来了新的挑战。

目前，常见海上风电送出技术主要有2种：交流送出、直流送出。交流送出应用于近海风电场，直流送出应用于大容量、远海风电场，离岸小于70km、容量小于400MW的近海风电通常采用交流送出。蔡蓉等人在《全球能源互联网》发表的文章“66kV海上风电交流集电方案技术经济性研究”一文中指出：应对未来大容量海上风电机组的技术趋势，无论从经济性还是技术性的角度，66kV海上风电集电方案都具有良好的应用前景。海上风电汇集和送出线路普遍采用海底交流电缆，交流海缆与陆上风电常用的架空线路相比，自身容性充电无功较大，随着风电场离岸距离的增加，长距离交流海缆导致的过电压和无功配置问题将更为突出。从投资成本和运维方便性两方面考虑，通常在陆上集控中心设置STATCOM动态补偿无功。李宁宁等人在《电工电能新技术》发表的文章“带蓄电池储能装置的静止同步补偿器STATCOM/BESS的概况综述”一文中指出：与电池结合的STATCOM/BESS可以同时提供有功功率和无功功率，通过对有功和无功的综合调节可以有效地解决电力系统低频振荡、提高供电质量、提高供电的可靠性。

中国海上风电布局规划管理仍不成熟，随着电网中海上风电接入比例的不断增高，系统惯量降低，电网频率和电压控制能力亟需提高，海上风电机组涉网能力有待增强。

发明内容

本发明针对现有海上风电系统惯量低的缺陷，为提高频率支撑能力，提出一种66kV储能型链式STATCOM装置及其频率支撑控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种66kV储能型链式STATCOM装置，所述66kV储能型链式STATCOM装置的拓扑为三相星型接线结构且每相电路的结构相同，所述每相电路包括N个首尾串联的功率模块，所述每个功率模块通过一个滤波电抗L_f与一个电池模块并联，所述滤波电抗L_f用于缓冲功率模块直流侧流入电池模块的二次脉动功率；其中，所述功率模块为1个H桥模块与直流电容C并联组成的电路。

优选方式下，所述66kV储能型链式STATCOM装置还包括连接于66kV高压电网、每相电路间的并网电抗器L_s。

一种基于66kV储能型链式STATCOM装置的频率支撑控制方法，所述频率支撑控制方法为：

S1：根据同步发电机的惯性方程建立储能型链式STATCOM装置的有功功率闭环传递函数；

S2：根据所述有功功率闭环传递函数，确定自然振荡角频率ω_S和阻尼系数ξ，并通过最优二阶系统的定义确定阻尼系数D；

S3：根据特性关系建立等效转动惯量自适应控制函数；

S4：根据所述等效转动惯量自适应控制函数确定自适应控制策略，并进行惯量控制，结合电池系统的荷电状态SOC调整输出的有功功率，实现频率支撑。

优选方式下，所述有功功率闭环传递函数为：