特约主编寄语 | “新能源基地经直流送出系统稳定性分析与控制技术”专栏
主编寄语
为积极应对气候变化、加快能源低碳转型，我国提出在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电、光伏基地，首批约1亿千瓦项目已有序开工。资源与负荷的逆向分布决定了高压直流输电成为新能源大规模、远距离送出的主要方式。由于新能源发电并网以及直流输电均采用电力电子技术，系统特性由电力电子装备的控制特性主导，其运行稳定特性与传统电力系统相比存在根本性的差异，因此，有必要深入开展新能源基地经直流送出系统稳定性分析与控制技术相关研究工作。针对这一热点，《中国电力》策划组织了“新能源基地经直流送出系统稳定性分析与控制技术”专栏，经专家审阅，从公开征集的稿件中遴选出7篇于本期刊出。
2）风电次/超同步振荡分析与抑制方面，东南大学陆友文等人为准确辨识次/超同步振荡参数，提出了基于注意力机制的残差卷积神经网络的辨识方法；西安工程大学李博浩等人提出基于一阶总扰动偏差控制的微分前馈线性自抗扰控制器（LADRC），采用全改进 LADRC 控制策略抑制弱电网下直驱风电机组引起的次同步振荡（SSO）现象。
3）暂态过电压分析与控制方面，国网江苏省电力有限公司周文俊等人提出了一种考虑风电场调控裕度的无功电压紧急控制策略，抑制直流送端电网暂态过电压；清华四川能源互联网研究院梁伟等人针对直流送端交流故障引起送端风电场并网点处过电压的机理和影响因素进行研究，所得结论对实际运行具有指导意义。
4）直流送出系统稳定性分析方面，江苏省新能源发电与电能变换重点实验室（南京航空航天大学）杨舒婷等人基于阻抗分析方法，以MMC环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究，进而提出了一种基于环流环节的 MMC 阻抗重塑控制方案；国网内蒙古东部电力有限公司项颂等人针对高比例新能源接入下的交直流送端系统惯性水平较低的问题，提出基于多源储能协同的交直流送端系统惯量优化控制方法。
衷心感谢各位专家学者的来稿交流，感谢评审专家的认真审阅，感谢《中国电力》编辑部所做的大量而细致的工作！希望通过本专栏的深入探讨，对后续研究工作有所启迪，为新能源高质量发展、能源低碳转型提供有益的思路。
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01
作者：徐文哲, 张哲任, 徐政
摘要：为满足大规模纯新能源发电基地送出需求，经过拓扑比选，选取在送端采用电网换相换流器（LCC）与模块化多电平换流器（MMC）混合级联拓扑、受端采用二极管-模块化多电平换流器（D-MMC）拓扑的混合式直流输电方案。其中，由整流站MMC提供送端交流电压支撑，并与LCC配合作为送出功率平衡中转站。随后，设计系统的基本控制和故障穿越策略，使系统能够稳定送出新能源功率且兼具经济性与故障穿越能力。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建±800 kV/5000 MW双极直流输电仿真模型，验证所提控制与故障穿越策略的有效性，结果表明：所选拓扑适用于大规模纯新能源发电基地送出场景。
02
作者：梁伟, 吴林林, 赖启平, 李东晟, 徐曼, 沈沉
摘要：当受端交流系统短路比较小时，送端交流系统故障扰动可能会引起逆变器换相失败并在直流送端交流母线处产生过电压现象。针对直流送端交流故障引起送端风电场并网点处过电压的机理和影响因素进行研究。首先，建立风电经特高压直流外送系统的电磁暂态模型；然后，分析不同送端故障下风电场和直流动态特性对风电场并网点处暂态电压影响的机理；最后，对影响风电场并网点暂态电压变化的因素进行分析和仿真验证。研究结果表明，风电场并网点处暂态电压的变化主要受直流整流站交流母线电压以及风电场功率恢复响应特性的影响；风电场容量、风速等因素在单一变化和不同组合下对风电场并网点电压的影响特性存在差异。
03
作者：杨舒婷, 陈新, 黄通, 魏麒璇
摘要：基于阻抗分析方法，以模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究。首先，采用谐波线性化的方法建立了柔直换流站与海上风电场的阻抗模型，进而推导了计及频率耦合效应的海上风电经柔直送出系统的阻抗模型。其次，基于阻抗稳定判据，揭示了环流控制对MMC阻抗及柔直送出系统稳定性的影响，进而提出了一种基于环流环节的MMC阻抗重塑控制方案。最后，通过RT-LAB硬件在环实时仿真系统，验证了稳定性分析结果的正确性和阻抗塑造方案的可行性。04
基于RA-CNN和同步相量的风电场次/超同步振荡参数智能辨识方法
作者：陆友文, 崔昊, 陈佳宁, 彭祥佳, 冯双, 刘栋
摘要：近年来风电并网比例大幅提高，由此引发的次/超同步振荡的发生概率也大大提高，严重威胁系统的安全稳定性。准确辨识次/超同步振荡参数是抑制振荡的基础，提出基于注意力机制的残差卷积神经网络的辨识方法。卷积神经网络的局部相关性和权值共享决定了其具有更强的特征学习和表达能力，通过结合注意力机制可以更准确地辨识振荡参数。同时，引入残差连接，用以解决深层卷积神经网络存在的梯度消失和网络退化问题。仿真结果表明：相较于传统方法，该方法不仅能在较短时间窗数据上完整地辨识次/超同步振荡的参数，且能规避传统方法因主观因素带来的辨识误差，降低振荡参数辨识的复杂度。05
作者：李博浩, 郭昆丽, 吕家君, 蔡维正, 刘璐豪, 刘凤仪, 郝翊帆
摘要：针对在弱电网下直驱风电机组引起的次同步振荡（subsynchronous oscillation，SSO)现象，提出基于一阶总扰动偏差控制的微分前馈线性自抗扰控制器（linear active disturbance rejection control，LADRC），采用全改进LADRC控制策略抑制SSO现象（“全”是指电压外环、电流内环以及 PLL 锁相环3个环节都采用相应的控制）。首先，建立直驱风电机组并网数学模型；其次，结合风电机组并网系统对改进LADRC控制器进行设计并对其进行特性分析，该控制器相较于传统LADRC，不仅减小系统的跟踪误差且抗干扰性能更强；最后，通过PSCAD/EMTDC仿真软件将本文策略与全PI、全传统LADRC进行仿真对比。结果表明：相较于全传统LADRC，本文方法在降低1.62%超调量的同时，缩短0.129 s系统调节时间，有效抑制SSO现象并且具有较好的适应性。06
作者：项颂, 苏鹏, 吴坚, 刘鑫, 马继涛
摘要：针对高比例新能源接入下的交直流送端系统惯性水平较低的问题，提出基于多源储能协同的交直流送端系统惯量优化控制方法。首先，考虑大规模新能源接入后会影响送端系统的能量平衡关系，建立含高比例风电的交直流送端系统潮流方程。其次，考虑弱送端系统惯量支撑不足的问题，提出一种电、热、气能源转换与存储设备的多源储能系统，分析多源储能协同下的系统惯量支撑特性。在此基础上，考虑送端系统频率稳定，提出基于多源储能协同的交直流送端系统惯量优化控制模型。最后，以北方某区域交直流送端系统为仿真算例，验证了所提模型的有效性。本文所提模型可为含大规模新能源的交直流系统的惯量稳定控制提供理论依据，实现交直流送端系统的安全稳定运行。07
考虑风电场调控裕度的风火打捆直流外送系统无功电压紧急控制策略
作者：周文俊, 曹毅, 李杰, 金涛, 陈文剑, 周霞
摘要：为抑制直流送端电网暂态过电压，充分发挥风电在风火打捆直流外送系统功率调节作用，提出了一种考虑风电场调控裕度的无功电压紧急控制策略。首先，分析换相失败故障下风火打捆系统电气量变化及故障引发直流送端过电压机理；其次，在遭遇换相失败故障后通过降低直流输送功率抑制直流系统连续换相失败，减少故障恢复期间系统无功需求，分析功率速降后系统无功潮流变化；再次，针对盈余无功导致送端暂态高压提出直流送端无功电压紧急控制策略，根据超短期预测风速对风电场无功裕度进行分配，针对不同情形设计具有多种工作模式的风机控制器；仿真结果表明：所提控制方法能够较好地解决风火打捆直流外送系统直流送端暂态过电压问题。特约主编
王伟胜，博士，教授级高级工程师，博士生导师，中国电机工程学会会士，中国电科院院士，现任中国电力科学研究院有限公司副总工程师兼新能源研究中心主任，新能源与储能运行控制国家重点实验室常务副主任，中国电机工程学会新能源并网与运行委员会主任委员，长期从事新能源发电与并网技术领域研究工作，主持承担国家973计划、国家科技支撑计划、国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目课题。研究成果获得广泛工程应用，荣获国家科技进步二等奖3项，中国标准创新贡献一等奖1项，获授权发明专利18项，出版专著6部，发表论文100余篇。
往期回顾
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编辑：杨彪
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