大型海上風電場併網柔性直流輸電變流器關鍵技術研究

《大型海上風電場併網柔性直流輸電變流器關鍵技術研究》是依託上海交通大學，由王志新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大型海上風電場併網柔性直流輸電變流器關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王志新
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

研究大型海上風電場併網柔性直流輸電變流器關鍵技術，涉及多電平變流器拓撲結構及其控制技術，VSC-HVDC系統變流器控制技術，海上風電場併網VSC-HVDC系統建模技術等。通過改進模組化多電平變流器MMC拓撲結構，提高其直流故障處理能力；採用多電平通用空間矢量調製方法，通過將矢量選擇和電容均壓問題轉化為性能指標函式設計和尋優求解，來最佳化變流器輸出波形質量和降低開關損耗。針對海上風電場出力的波動性、VSC-HVDC系統非線性和參數攝動等，提出採用神經網路滑模控制器,通過線上最佳化滑模控制器參數，提高VSC-HVDC變流器控制系統魯棒性和故障穿越能力。研究包含海上風電場、VSC-HVDC、輸電線路等多個元件在內的全系統建模方法，利用基於傳遞函式矩陣的狀態方程描述系統中多個元件的耦合關係，使經典控制理論與多變數反饋控制能夠有機結合，套用於系統設計。最後，再利用VSC-HVDC實驗平台進行實驗驗證等。

結題摘要

海上風電規模不斷擴大、場址距離陸地主電網越來越遠，採用柔性直流輸電技術（VSC-HVDC）利於提高電網供電可靠性、減小輸電線路損耗、增加輸電線路的輸電容量，為海上風電等大規模接入提供保障。基於VSC-HVDC連線海上風電場，對海上風電柔性直流輸電變流器MMC提出了更高的要求，必須考慮風電功率的波動性和隨機性，同時，提高電網對大型海上風電場的接納能力及其故障穿越能力。因此，迫切需要研究MMC拓撲結構、調製及均壓控制技術，VSC-HVDC系統變流器控制技術，海上風電場併網VSC-HVDC全系統建模和控制器設計與參數最佳化方法等。 項目圍繞MMC拓撲結構及其控制技術、VSC-HVDC系統變流器控制技術和海上風電場併網VSC-HVDC系統建模技術等開展深入研究，分析和提出了不平衡電壓下MMC控制策略,基於逆向預測以及計及誤差反饋的虛擬MMC預測控制策略,VSC-MTDC的改進下垂控制策略，計及不平衡功率最優分配的直流電壓斜率控制策略,混合直流輸電系統功率同步控制方法，基於VSC-MTDC的平均值建模與控制方法和基於P-DPC的多端直流輸電控制策略等。取得的創新性成果已發表期刊論文13篇，其中，SCI I區論文3篇、EI論文9篇，發表會議論文5篇；獲得授權發明專利5項；獲得中國石油和化工自動化行業科學技術進步獎一等獎、上海市技術發明獎二等獎各1項。培養博士1名、在讀博士生2名、碩士6名、在讀碩士生1名。 項目解決了海上風電柔性直流輸電變流器及系統協調控制等關鍵技術，成果可推廣套用於海上風電場等可再生能源併網和集送出、區域電網互聯、城市中心負荷電力輸送等場合，實現多電源輸入和多落點供電，為解決我國區域性可再生能源併網和消納問題，並推動我國柔性直流輸電與電力系統接入技術進步和跨越式發展奠定了理論基礎，對提升我國可再生能源發電併網及規模化利用的能力起到了支撐作用，具有學術意義和重要的實用價值。