海上风电低频输电系统的运行控制方法及装置与流程

本发明涉及电力系统输电领域，具体涉及海上风电低频输电系统的运行控制方法及装置。

背景技术：

1、海上风电大规模开发与利用，对保障能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。当前，海上风电正向深远海域发展，与其他海上风电送出方式相比，柔性低频交流输电可通过降低输电频率以成倍降低海缆充电功率或长线路阻抗，等价缩短电气距离，成倍提升输送容量、距离和系统强度，具备功率、电压、无功灵活调控的能力，同时保留交流输电易于变压及故障电流过零开断等组网优势。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了海上风电低频输电系统的运行控制方法及装置，充分考虑海上风电低频输电系统技术特点以及风电机组与柔性低频换频站的无功电压协同控制，以解决如何提高海上风电低频输电系统的输送能力的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种海上风电低频输电系统的运行控制方法，包括：实时测量海上风电低频输电系统的多种电气量参数；，并计算风电机组控制策略参考值及换频站低频侧控制策略参考值；基于多种电气量参数，分析系统无功损耗及海缆沿线电压和电流分布特性；当分布特性不满足要求时，建立不同海风出力下风机端最优无功出力表，与陆上换频站协同控制；当协同控制控制结果不满足优化目标时，调整换频站低频侧控制策略参考值，以降低海缆最大电流为目标，通过调整换频站的运行状态，调整低频系统交流电压。。本发明充分考虑海上风电低频交流输电系统技术特点，对输电系统无功、有功损耗及海缆沿线电压和电流分布进行分析，根据实际工况通过海上风电机组无功控制和换频站电压控制能力等技术手段对电压及电流进行控制调节，无需额外无功补偿装置，为海上能源的大容量远距离输送、实现资源的优化配置提供了有效手段。

3、在一种可选的实施方式中，海上风电低频输电系统的运行控制方法还包括：增加换频站工频侧优化控制环节，在保证有功平衡为基础上，以视在功率作为约束、满足工频侧需求为目标，对工频侧进行无功电压控制。

4、在一种可选的实施方式中，选取优化目标包括：当风电输出功率大于预设阈值时，以电流分布优化为目标；当风电输出功率小于预设阈值、海缆最大电流低于载流量限值时，以送出系统损耗最小为目标。在一种可选的实施方式中，系统无功损耗包括：风电机组升压变无功损耗、汇集海缆无功损耗与充电无功、海上升压站的无功损耗、送出海缆无功损耗与充电无功以及陆上换频站无功能力。

5、在一种可选的实施方式中，分析分布特性的过程，包括：计算升压站电压与陆上端电压、有功功率、无功功率的关系；基于关系及多种电气量参数，分析系统无功损耗及海缆沿线电压和电流分布特性。

6、在一种可选的实施方式中，低频送出海缆的无功及电流分布，应该包括风电功率波动时最大沿线电流和最高电压工况，至少包括满载工况以及空载工况。

7、在一种可选的实施方式中，分析系统无功损耗及海缆沿线电压和电流分布特性，并判断分布特性是否满足要求的过程，包括：将海缆等效为若干段π型电路进行沿线电压、电流计算；获得电压及电流分布曲线，判断海缆沿线最大电流是否在预设海缆载流量阈值范围，海缆沿线最大电压是否超出相关标准要求；当海缆沿线最大电流不在预设海缆载流量阈值范围、海缆沿线最大电压超出相关标准要求，则判定分布特性不满足。

8、在一种可选的实施方式中，建立不同海风出力下风机端最优无功出力表，包括：基于升压站、汇集海缆和外送海缆无功电压特性分析，建立不同海风出力下风机端最优无功出力表，实现与陆上换频站协同控制。

9、第二方面，本发明提供一种海上风电低频输电系统的运行控制装置包括：测量监视模块，用于实时测量海上风电低频输电系统的多种电气量参数；海缆电流优化模块，用于依据当前风电输出功率，选取优化目标，并计算风电机组控制策略参考值及换频站低频侧控制策略参考值；计算分析模块，用于基于多种电气量参数，分析系统无功损耗及海缆沿线电压和电流分布特性；风机附加控制策略模块，用于当所述分布特性不满足要求时，建立不同海风出力下风机端最优无功出力表，与陆上换频站协同控制；换频站低频侧附加控制策略模块，用于当协同控制控制结果不满足优化目标时，调整换频站低频侧控制策略参考值，以降低海缆最大电流为目标，通过控制换频站的运行状态，调整低频系统交流电压。

10、在一种可选的实施方式中，海上风电低频输电系统的运行控制装置还包括：换频站工频侧附加控制策略模块，用于在保证有功平衡为基础上，以视在功率作为约束、满足工频侧需求为目标，对换频站工频侧进行无功电压控制。

11、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的海上风电低频输电系统的运行控制方法。

12、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的海上风电低频输电系统的运行控制方法。

技术特征：

1.一种海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，选取优化目标的过程，包括：

4.根据权利要求1所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，所述系统无功损耗包括：风电机组升压变无功损耗、汇集海缆无功损耗与充电无功、海上升压站的无功损耗、送出海缆无功损耗与充电无功以及陆上换频站无功能力。

5.根据权利要求4所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，分析分布特性的过程，包括：

6.根据权利要求5所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，分析系统无功损耗及海缆沿线电压和电流分布特性，并判断分布特性是否满足要求的过程，包括：将海缆等效为若干段π型电路进行沿线电压、电流计算；

7.根据权利要求1所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法，其特征在于，建立不同海风出力下风机端最优无功出力表，包括：

8.一种海上风电低频输电系统的运行控制装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的海上风电低频输电系统的运行控制装置，其特征在于，还包括：

10.一种计算机设备，其特征在于，包括：

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的海上风电低频输电系统的运行控制方法。

技术总结
本发明涉及电力系统输电领域，公开了海上风电低频输电系统的运行控制方法及装置，考虑海上风电低频交流输电系统技术特点，对系统无功、有功损耗及海缆沿线电压和电流分布分析，根据实际工况通过海上风电机组无功控制和换频站电压控制能力等对电压及电流进行控制调节，无需额外无功补偿装置，为海上能源的大容量远距离输送、实现资源的优化配置提供了有效手段。

技术研发人员：陆振纲,李旭东,谢立军,赵国亮,徐云飞,李卫国,尚佳静,陆翌,裘鹏,倪晓军,丁超
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16