摘要:由于电力电缆的电容效应，海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象，造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置，在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型，基于该模型分析了谐波谐振放大的原因；随后，采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式，推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性，设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压，从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明，所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压，改善电能质量。

摘要:随着风电装机容量及占比越来越大，大规模风电场电磁暂态仿真速度极慢的问题愈加凸显。针对现有建模方法复杂、无法反映风电场内部特性、灵活性不足等问题，提出一种大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型。该方法通过受控源传递端口间电压和电流信息，实现风电机组内部元件之间以及不同风电机组之间端口的解耦，从而将系统解算过程中高阶矩阵分解为多个小矩阵以实现快速仿真。基于节点分析法和基尔霍夫定律证明了该方法的有效性。所提出的受控源解耦加速模型建模方法简单，通过仿真软件中现有模块拖拽即可搭建，可以准确仿真风电场的各种暂稳态工况，并且提速效果明显。同时，所提受控源解耦加速模型可与现有文献所提方法互补，扩展其灵活性。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了不同机组数量的风电场模型，验证了受控源解耦加速模型的仿真精度及加速效果。结果表明，所提受控源解耦加速模型可实现1~2个数量级的加速效果，且相比详细模型具有较高的仿真精度。

摘要:基于二极管分散整流的风电机组中压直流汇集直接送出系统可以省去海上升压站及海上换流站，对于中远距离、中等规模海上风电具有突出经济优势。针对其特有的输电电流纹波问题，建立了多机动态移相参考坐标系（DPSRF）并提出按DPSRF坐标系d轴定向的电压矢量控制，实现多台机组的分散式二极管整流器整流电流矢量和输出电流纹波的交错分布，有效降低直流输电电流和电压纹波。计及纹波交错算法中动态移相角影响，建立风电机组网侧变换器小信号状态空间模型，基于特征根分析辨识系统弱阻尼环节，并针对性地提出镇定控制策略。发挥该系统有望免除直流断路器的优势，制定了基于扰动注入的故障定位策略，配合继电保护逻辑和机组动作时序实现无通信依赖的直流内网多故障位置故障定位与隔离。最后，PSCAD仿真和基于RT-LAB的硬件在环实验验证了所提控制保护策略的有效性。

摘要:海上风电低频输电系统母线故障后，换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程，不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性，明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同，提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化，理论上具有不受电源特性影响的优势，同样适用于其他换流器型电网。同时，所提保护在时域中实现，不存在相量提取问题，动作速度快。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型，验证了所提母线保护的可靠性和快速性。

摘要:在众多海上风电送出方案中，基于二极管整流单元（DRU）和模块化多电平换流器（MMC）并联的方案具有显著的经济效益，受到了广泛关注。相比于纯柔性直流送出方案，DRU-MMC并联送出方案的海上换流平台具有更小的体积、重量和成本。在此方案中，DRU传输绝大部分功率，小容量MMC则提供风机启动所需功率、电压和频率支撑以及补偿由DRU引入的谐波电流。针对DRU-MMC并联送出拓扑，提出有功功率分配策略和谐波补偿策略，使功率在DRU和MMC之间合理分配。在MMC主要功能实现的前提下，分析了MMC最小容量的选取。从投资和运营两个方面，对比了MMC和DRU-MMC并联两种送出方案海上换流平台的成本差异。最后，在PSCAD/EMTDC平台上进行了仿真，验证了所述策略的有效性。

摘要:为了经济和高效地实现千万千瓦级海上风电基地多个低频交流送出通道的功率汇集，并与陆上直流输送线路进行有机衔接，提出了大规模海上风电功率集线器的概念及其实现方法。各海上低频交流输送通道上岸后分别接入功率集线器的对应接口单元。接口单元的核心是简单的柔性化二极管整流器，在保持低成本、紧凑化的前提下具有灵活可控性，将对应通道的低频交流输入变换为直流后汇集到直流母线，且各接口单元能够实现独立的黑启动和功率控制。所有输入通道的功率在集线器的直流母线汇集后，可以连接后续陆上直流线路输送至负荷中心。文中提出了海上风电功率集线器的拓扑、基本设计方法和控制策略。与现有海上风电低频交流输电方案的比较表明，所提功率集线器方案具有更优的经济性、可靠性以及紧凑化水平。仿真结果验证了所提出的海上风电功率集线器的有效性。

摘要:海上风电制氢是提升海上风电场经济性与风电消纳率的重要发展方向，其中，分布式海上风电制氢由于无须配备昂贵的高压海底电缆和海上变电枢纽平台，是深远海风电场制氢可预期的首选方案。然而，尾流效应的存在使得不同微观选址方案下的分布式平台制氢能力存在差异，并进一步影响电解槽的容量优化配置。因此，以分布式海上风电制氢平准化制氢成本（LCOH）最小化为目标，提出了考虑微观选址的电解槽容量优化配置方法。首先，对基于Larsen尾流模型的平台间耦合特性、单个平台内风机与电解槽运行特性进行建模，并嵌入所提出的电解槽容量优化配置模型。其次，在容量优化配置模型中同时考虑平台的微观选址，基于分解-协调的思想，将原问题拆分并迭代求解。最后，以中国江苏省某深远海域实际数据为例进行仿真验证，所得方案的LCOH与既有方案相比大幅降低，验证了所提容量优化配置方法的有效性。

摘要:基于模块化多电平矩阵换流器（M3C）的柔性低频输电系统在中远海风电外送、异步电网互联等方面优势突出。然而，有别于模块化多电平换流器（MMC）等其他电力电子换流设备，M3C的控制策略将导致系统故障特性发生显著变化。现有将电力电子设备负序部分等效为开路的故障等值与响应特性计算方法无法适用。文中计及M3C正序定电容电压总平均值控制、负序电流注入控制以及环流控制分层构成的桥臂电容电压均衡策略，推导了工频侧线路故障以后，M3C输入输出功率均衡、桥臂功率均衡（电容电压均衡的必要条件）与正负序电压电流间的映射关系，由此构建了工频侧线路故障（不对称、对称）后的M3C输出电压电流响应特性的等效模型。在此基础上，提出了M3C接入下工频侧线路故障后电压电流响应特性的精确计算方法。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台，搭建了海上风电柔性低频送出系统仿真模型，通过大量仿真算例充分验证了所提故障特性分析方法的正确性和精确性。

摘要:柔性低频输电因其在中远海风电送出场景下具备较优的送出经济性而受到越来越多的关注。现有的低频输电风电系统采用恒压恒频的交流电传输电能，是低频输电和变速恒频风电技术的简单组合，这种组合易于工程实现，但没有充分考虑电压变换自由度这一关键因素。文中提出一种基于柔性低频输电风电系统的变电压运行控制方法，通过动态调整输电电压以适应不同风速下的发电要求。在这种运行方式下，提出一种与之匹配的风电机组动态最小直流母线电压控制方法，并形成一种无DC/DC变流器的宽范围机组直流母线电压频率支撑技术。进一步，就变电压运行方式的暂态过调制问题和损耗影响开展了分析，论证了无过调制风险和总损耗不增反降的原因。最后，通过仿真验证了所提控制方法的可行性及其在系统损耗、故障暂态电流、电网频率支撑方面的优越性。