基于直流电压补偿的海上风电-多端柔直送出系统惯量协调控制

doi:10.13335/j.1000-3673.pst.2023.0388

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基于直流电压补偿的海上风电-多端柔直送出系统惯量协调控制

更新时间：2025-10-18

- 基于直流电压补偿的海上风电-多端柔直送出系统惯量协调控制
- Issue 2, Pages: 522-532(2025)
- 作者机构：
  
  1. 1.天津大学电气自动化与信息工程学院
  2. 2.国网天津城东供电公司
  3. 3.国网经济技术研究院有限公司
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2023.0388
  CLC： TM614;TM721.1
- Published：2025
- 稿件说明：
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[J]. 2025, (2): 522-532.
DOI：

[J]. 2025, (2): 522-532. DOI： 10.13335/j.1000-3673.pst.2023.0388.

摘要

为实现海上风电-多端柔直送出系统(offshore wind farms+voltage source converter-based multi-terminal DC

OWF+VSC-MTDC)对主网的频率支撑，该文提出了一种基于直流电压补偿的惯量协调控制(DC voltage compensationbased inertia coordinated control

VICC)方案，通过改变MTDC直流电压建立海上电网与主网的频率联系，使海上风电机组感应到主网频率动态后，通过其附加的超级电容充放电来模拟同步机的惯量响应。依据网侧换流站中建立的有功功率-直流电压-频率(P-udc-f)双下垂控制，分析了OWFs惯量功率影响下的MTDC直流电压-主网频率的非线性耦合特征。基于此提出了依据本地信息量测的直流电压补偿控制方案，以抵消OWFs惯量功率对频率传递的影响，使风电场精确模拟主网频率动态，为主网提供精准惯量支撑。此外，该文构建了OWF+VSC-MTDC系统的小信号模型，并对关键参数进行了稳定性分析与优化。最后，在MATLAB/Simulink环境中搭建了包含OWF+VSC-MTDC的电力系统模型，在负荷投切和电网故障工况下对VICC方案进行了验证和评估。结果表明，VICC方案可以在无通信条件下精确耦合海上电网频率与主网频率，使OWFs通过VSC-MTDC为主网提供精准惯量支撑，显著提升主网的频率稳定。

Abstract

关键词

Keywords

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Zhang Qian,McCalley James D.,Ajjarapu Venkataramana,Renedo Javier,Elizondo Marcelo A.,Tbaileh Ahmad,Mohan Nihal.Primary Frequency Support Through North American Continental HVDC Interconnections With VSC-MTDC Systems[J].IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS,2021.

Yang Renxin,Shi Gang,Cai Xu,Zhang Chen,Li Gen,Liang Jun.Autonomous Synchronizing and Frequency Response Control of Multi-terminal DC Systems with Wind Farm Integration[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2020.

Iñaki Arrambide,Itziar Zubia,Ander Madariaga.Critical review of offshore wind turbine energy production and site potential assessment[J].Electric Power Systems Research,2019.

Khadijat Jose,Tibin Joseph,Jun Liang,Carlos Ernesto Ugalde-Loo.Auxiliary dead-band controller for the coordination of fast frequency support from multi-terminal HVDC grids and offshore wind farms[J].IET Renewable Power Generation,2018.

Zhu Jiebei,Hu Jiabing,Hung William,Wang Chengshan,Zhang Xin,Bu Siqi,Li Qi,Urdal Helge,Booth Campbell David.Synthetic Inertia Control Strategy for Doubly Fed Induction Generator Wind Turbine Generators Using Lithium-Ion Supercapacitors[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2018.

Huang Linbin,Xin Huanhai,Zhang Leiqi,Wang Zhen,Wu Kuayu,Wang Haijiao.Synchronization and Frequency Regulation of DFIG-Based Wind Turbine Generators With Synchronized Control[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2017.

Yujun Li,Zhao Xu.Coordinated Control of Wind Farms and MTDC Grids for System Frequency Support[J].Electric Power Components and Systems,2017.

Bianchi, Fernando D.,Luis Dominguez-Garcia, Jose.Coordinated Frequency Control Using MT-HVDC Grids With Wind Power Plants[J].IEEE transactions on sustainable energy,2016.

Sanz, Inmaculada Martinez,Chaudhuri, Balarko,Strbac, Goran.Inertial Response From Offshore Wind Farms Connected Through DC Grids[J].IEEE Transactions on Power Systems: A Publication of the Power Engineering Society,2015.

Zhu, J.,Booth, C.D.,Adam, G.P.,Roscoe, A.J.,Bright, C.G..Inertia Emulation Control Strategy for VSC-HVDC Transmission Systems[J].IEEE Transactions on Power Systems: A Publication of the Power Engineering Society,2013.

Arani, M.F.M.,El-Saadany, E.F..Implementing Virtual Inertia in DFIG-Based Wind Power Generation[J].IEEE Transactions on Power Systems: A Publication of the Power Engineering Society,2013.

Silva, B.,Moreira, C. L.,Seca, L.,Phulpin, Y.,Pecas Lopes, J. A..Provision of Inertial and Primary Frequency Control Services Using Offshore Multiterminal HVDC Networks[J].IEEE transactions on sustainable energy,2012.

蔡希鹏,邹常跃,彭发喜,乔学博,卢毓欣,赵晓斌.超大规模海上风电海陆一体直流输电技术探讨[J].电网技术,2024(07).

樊肖杰,迟永宁,马士聪,范译文,李琰,王聪.大规模海上风电接入电网关键技术与技术标准的研究及应用[J].电网技术,2022(08).

李贤育,姚良忠,程帆,毛蓓琳,徐箭,潘尚智,周月宾,吴越.适用于海上风电送出的DR-MMC混合直流电网自适应下垂控制策略[J].电网技术,2022(08).

朱介北,史美琦,张利,葛磊蛟,俞露杰,邓兆顺,王成山.基于超级电容的海上风电柔直送出系统协调惯量支撑策略[J].电网技术,2022(08).

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姚伟,熊永新,姚雅涵,李勇,辛焕海,文劲宇.海上风电柔直并网系统调频控制综述[J].高电压技术,2021(10).

申志鹏,朱介北,李斌,贾宏杰,王成山.基于柔性直流输电系统的双边惯量和阻尼模拟控制方案[J].高电压技术,2021(10).

刘昊宇,刘崇茹,蒋思雯.多端柔性直流输电系统动态附加频率控制策略[J].电力自动化设备,2022(01).

于国星,宋蕙慧,马广富,曲延滨.含海上风电场的VSC-MTDC系统参与电网调频的顺序控制方法[J].电力系统自动化,2021(04).

颜湘武,崔森,宋子君,孙雪薇,孙颖.基于超级电容储能控制的双馈风电机组惯量与一次调频策略[J].电力系统自动化,2020(14).

刘英培,崔汉阳,梁海平,何佳.考虑直流电压稳定的VSC-MTDC附加频率自适应下垂控制策略[J].电网技术,2020(06).

杨仁炘,施刚,蔡旭,梁军,李根.风电–多端柔直送出系统电压源型控制[J].中国电机工程学报,2020(05).

兰飞,潘益丰,时萌,黎静华.双馈风电机组变系数虚拟惯量优化控制[J].电力系统自动化,2019(12).

孙大卫,刘辉,高舜安,宋鹏,徐彭亮.电流控制型虚拟同步发电机的小信号建模与稳定性分析[J].电网技术,2018(09).

王炜宇,李勇,曹一家,李欣然.基于虚拟调速器的多端直流虚拟同步机控制策略[J].中国电机工程学报,2018(12).

刘彬彬,杨健维,廖凯,何正友.基于转子动能控制的双馈风电机组频率控制改进方案[J].电力系统自动化,2016(16).

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