CN114374206B - 火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及*** - Google Patents
火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本申请提出了火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及***，所述方法包括：确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功‑电压调节方程；获取含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功‑电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；根据虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；基于所述并网点电压进行并网点电压调节。本发明提供的技术方案，引入虚拟阻抗到VSG无功‑电压控制中，改变电压闭环环节的参考信号，起到故障期间电压支撑作用，保证熔融盐储能加热装置一直处于运行状态，防止因电压过低造成设备停机。
Description
技术领域
本申请涉及电压调节技术领域，尤其涉及火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及***。
背景技术
近年来，随着储能产业的发展，多种新型储能技术不断突破，在越来越多的场景实现示范应用，主要有储热技术、氢储能技术、电磁储能和飞轮储能等。储热技术属于能量型储能技术，能量密度高、成本低、寿命长、利用方式多样、综合热利用效率高，在可再生能源消纳、清洁供暖及太阳能光热电站储能***应用领域均可发挥较大作用。近年来，备受关注的储热技术主要有熔融盐储热技术和高温相变储热技术。熔融盐储热技术的主要优点是规模大，方便配合常规燃气机使用，主要应用于大型塔式光热发电***和槽式光热发电***。
熔融盐储能加热装置采用直流线圈，通过换流装置连接于火电机组厂用电***，在火电熔融盐储能加热器换流装置中采用虚拟同步机VSG（Virtual SynchronousGeneration）控制策略，可以实现熔融盐储能加热装置功率调节，进而实现对火电机组的频率支撑。但是，传统VSG不具备电压支撑能力，且熔融盐储能加热装置为了保持熔融盐为液态，需要一直运行，不能因为所连线路发生的对称、不对称短路，造成设备停机。
发明内容
本申请提供火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及***，以至少解决相关技术中的VSG不具备电压支撑能力导致的熔融盐储能加热装置设备停机的技术问题。
本申请第一方面实施例提出一种火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法，所述方法包括：
建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；
基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；
利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；
根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；
基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。
本申请第二方面实施例提出一种火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节***，所述***包括：
建立模块，用于建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；
第一确定模块，用于基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；
第二确定模块，用于利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
第三确定模块，用于将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；
第四确定模块，用于根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；
调节模块，用于基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请提出了火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及***，所述方法包括：建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。本发明提供的技术方案，引入虚拟阻抗到VSG无功-电压控制中，改变电压闭环环节的参考信号，起到故障期间电压支撑作用，保证熔融盐储能加热装置一直处于运行状态，防止因电压过低造成设备停机。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例提供的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例提供的火电熔融盐储能加热装置及换流装置的拓扑图；
图3为根据本申请一个实施例提供的为含有虚拟阻抗火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压控制框图
图4为根据本申请一个实施例提供的正序模型结构图；
图5为根据本申请一个实施例提供的负序模型结构图；
图6为根据本申请一个实施例提供的火电熔融盐储能接入厂用电***后发生不对称短路故障的等效故障网络图；
图7为根据本申请一个实施例提供的火电熔融盐储能接入厂用电***后发生对称短路故障的等效故障网络图；
图8为根据本申请一个实施例提供的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节***的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
本申请提出的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及***，所述方法包括：建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。本发明提供的技术方案，引入虚拟阻抗到VSG无功-电压控制中，改变电压闭环环节的参考信号，起到故障期间电压支撑作用，保证熔融盐储能加热装置一直处于运行状态，防止因电压过低造成设备停机。
下面参考附图描述本申请实施例的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法及***。
实施例一
图1为根据本申请一个实施例提供的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法的流程图，如图1所示，可以包括：
步骤1：建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；
在本公开实施例中，所述建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化，包括：
所述建立的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程的计算式为
，由于感抗Xg远大于阻抗Rg且火电熔融盐储能并网情况下，换流装置并网点电压与火电厂用输电线路电压无功角差，则有：sinδ≈δ，cosδ≈0，可得到简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程
，Xg为所连火电厂用输电线路电感Lg对应的感抗；U为换流装置交流三相桥臂电压幅值，E为换流装置并网点三相电压幅值,δ为功角；需要说明的是，火电熔融盐储能换流装置吸收有功功率与功角存在线性关系，无功功率与火电熔融盐储能换流装置并网点电压幅值呈线性关系，基于此，可以实现功率解耦控制。
其中，如图2所示为火电熔融盐储能加热装置及换流装置的拓扑图，图中，C dc为直流侧滤波电筒；R f、L f、C f构成滤波电路；u abc、i abc为换流装置交流三相桥臂电压，电流；e abc为换流装置并网点三相电压；L g、R g构成线路阻抗。
步骤2：基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；
在本公开实施例中，基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程，包括：
基于图2的拓扑图、基尔霍夫电压定律及所述简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程得到火电熔融盐储能换流装置电压等效方程：
式中，L为等效电感（L=L f+L g），R为等效电阻（R=R f+R g），iabc为交流三相桥臂电流,uabc为交流三相桥臂电压,eabc为并网点三相电压。
在本公开实施例中，基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程确定所述火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，包括：
基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程得到火电熔融盐储能换流装置的VSG转子机械方程：
，其中：J为VSG虚拟转动惯量，D为VSG阻尼系数，T m为机械转矩，T e为电磁转矩，T d为阻尼转矩，
为额定虚拟角速度，
为虚拟电角速度。需要说明的是，VSG有功功率本质是在有功-频率下垂控制基础上引入虚拟转动惯量J具备同步发电机的旋转惯性，同时引入阻尼系数D来抑制电网功率调节过程中的振荡现象，VSG同样可以模拟同步发电机励磁电流控制方方式实现电压幅值调节，具备励磁调节惯性，进而类比于火电熔融盐储能换流装置的VSG转子机械方程，可以得到无功-电压调节方程：
，其中：Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势。
步骤3：利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
在本公开实施例中，所述利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降，包括：
步骤3-1：基于Park变换矩阵Tabc→dq0将所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程中交流三相桥臂电压、电流、并网点三相电压转换为dq两相坐标系下的数学模型；
其中，定义T abc→dq0为Park变换矩阵，则火电熔融盐储能换流装置交流三相桥臂电压、电流、并网点三相电压可转换为：
，然后将所述转换的式子代入火电熔融盐储能换流装置电压等效方程中，得到火电熔融盐储能换流装置在dq两相坐标系下的数学模型为：
，式中ua为a相桥臂电压，ub为b相桥臂电压，uc为c相桥臂电压，i a为a相桥臂电流，i b为b相桥臂电流，i c为c相桥臂电流，ea为并网点a相电压，eb为并网点b相电压，ec为并网点c相电压。
步骤3-2：根据所述dq两相坐标系下的数学模型确定电流闭环调节下的传递函数；
其中，所述传递函数的表达式为
，式中，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，KP为电流PI控制比例调节系数，KI为电流PI控制积分调节系数，i d *为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流目标值，i q *为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值流目标值，i d为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，i q为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，
为虚拟电角速度，ed为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压，eq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压，L为等效电感，需要说明的是，所述电流闭环调节采用PI控制方式。
步骤3-3：根据电流闭环调节下的传递函数确定火电厂***发生接地故障时，所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式，即在单相、两相或三相短路接地故障时，输电线路等效阻抗迅速降低，电压暂态下降，导致产生火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量。
其中，所述并网点电压变化量表达式为
，式中，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，Δu q 为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，u d *为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压目标值，u q *为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压目标值，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值。
步骤3-4：构造虚拟阻抗方程并将所述虚拟阻抗方程代入所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式中，得到火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
需要说明的是，为了增加火电熔融盐储能换流装置的VSG控制***电压支撑能力，补偿火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，构造虚拟阻抗方程：
，其中：R X为虚拟电阻，L X为虚拟电感。本发明采用虚拟阻抗来补偿Δu d 、Δu q ，增加火电熔融盐储能换流装置的VSG控制***电压支撑能力。
其中，所述补偿压降的计算式为：
，式中，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，Δu q 为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，L X为虚拟电感，R X为虚拟阻抗，id为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，iq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，
为虚拟电角速度。
步骤4：将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；
在本公开实施例中，所述含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程的计算式为
，式中，Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量；需要说明的是，虚拟阻抗本质是在电压控制引入电流反馈环节，用电流在虚拟阻抗上的压降不断矫正电压目标值，提高暂态电压，从而在火电厂用电***发生接地故障时输电线路发生对侧短路或者不对称短路时，起到电压支撑作用。其中如图3所示，为含有虚拟阻抗火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压控制框图，基于VSG无功-电压控制策略中的虚拟阻抗得到的dq坐标系下q轴与d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量进行电压电流闭环控制。
需要说明的是，所述接地故障包括：对称短路和不对称短路。
需要说明的是，当发生不对称短路时，根据发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量表达式，建立发生不对称短路时，火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降中id、iq叠加了负序二倍振荡分量表达式：
，其中，If1为正序电流i f1的幅值，If2为负序电流i f2的幅值。
根据得到的i d 、i q 叠加了负序二倍振荡分量表达式，得到虚拟阻抗Z X幅值表达式：
，其中：u f1为正序电压，u f2为负序电压，u为火电熔融盐储能换流装置并网点电压，I lim为电流矢量限幅半径，短路情况下对任意相电流起到限值作用，避免短路电流超过矢量限幅圆，正序、负序电流幅值满足：
。
步骤5：根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；
在本公开实施例中，所述根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压，包括：
步骤5-1：获取火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量；
需要说明的是，火电厂用输电线路接地故障可分为对称短路和不对称短路。对称短路即三相接地短路，故障网络对称，此时火电熔融盐储能换流装置并网点电压只存在正序分量；不对称短路可分单相接地和两相接地短路，对称电流通过故障线路导致火电熔融盐储能换流装置并网点电压不对称，火电厂用输电线路采用中性点不接地方式，则此时并网点电压不仅存在正序分量还存在负序分量。其中火电厂***发生接地故障时的正序模型如图4所示，负序模型如图5所示的，基于所述模型，同时将火电熔融盐储能***等效为恒压用电负荷，得到所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量表达式为
，得到所述火电厂***发生接地故障时的负序电流分量表达式为
，u f1为正序电压，u f2为负序电压，u为火电熔融盐储能换流装置并网点电压，i f1为正序电流，i f2为负序电流，ZX为虚拟阻抗，C为并联电容器。
步骤5-2：根据所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量确定火电厂***发生接地故障时虚拟电阻和虚拟电感的关系；
需要说明的是，为了抑制不对称短路时负序电压引起的三相电压不平衡，同时VSG控制***提供最大电压支撑，根据火电熔融盐储能换流装置并网点电压表达式，当发生不对称短路时，设置虚拟阻抗阻感比与故障点线路阻抗阻感比相同，得到虚拟电阻、虚拟电感关系式：
。
需要说明的是，为了实现在发生对称短路故障时，火电熔融盐储能换流装置的VSG控制***电压支撑，需要保持正序电流指令最大，即i f1=I lim，此时虚拟阻抗Z X阻感比为1，实部和虚部幅值相等，进而得到虚拟电阻、虚拟电感关系式：
。
步骤5-3：根据所述火电厂***发生接地故障时虚拟电阻与虚拟电感的关系及所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；
需要说明的是，如图6所示为火电熔融盐储能接入厂用电***后发生不对称短路故障的等效故障网络图，进而当发生不对称短路，根据i d 、i q 叠加了负序二倍振荡分量表达式，发生不对称短路时，正、负序阻抗相等，故障点线路阻抗相等，此时正序电流i f1与负序电流i f2相等，得到火电熔融盐储能换流装置并网点电压表达式：
，i f1、i f2与Z g1、Z x成比例关系，
需要说明的是，如图7所示为火电熔融盐储能接入厂用电***后对称短路故障的等效故障网络图，即当发生对称短路故障时，由于不存在负序分量，根据发生接地故障时，正序电流分量表达式和图7，得到火电熔融盐储能换流装置并网点电压表达式：
，其中：Z g1为火电厂用输电线路短路点到火电熔融盐储能换流装置并网点线路阻抗，u F为故障点对地压降。
步骤6：基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。
综上所示，本发明提供的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法，在火电熔融盐储能加热器换流装置中采用VSG控制策略，使火电熔融盐储能具有虚拟惯性、阻尼和虚拟励磁调节特性，同时引入虚拟阻抗到VSG无功-电压控制中，改变电压闭环环节的参考信号，起到故障期间电压支撑作用，保证熔融盐储能加热装置一直处于运行状态，防止因电压过低造成设备停机。
实施例二
图8为根据本申请一个实施例提供的一种火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节***，如图8所示，可以包括：
建立模块100，用于建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；
第一确定模块200，用于基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；
第二确定模块300，用于利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
第三确定模块400，用于将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；
第四确定模块500，用于根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；
调节模块600，用于基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。
在本公开实施例中，所述建立模块100具体用于：
所述建立的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程的计算式为
，由于感抗Xg远大于阻抗Rg且火电熔融盐储能并网情况下，换流装置并网点电压与火电厂用输电线路电压无功角差，则有：sinδ≈δ，cosδ≈0，可得到简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程
，Xg为所连火电厂用输电线路电感Lg对应的感抗；U为换流装置交流三相桥臂电压幅值，E为换流装置并网点三相电压幅值,δ为功角。
在本公开实施例中，所述第一确定模块200具体用于：
所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程的计算式如下所示：
式中，L为等效电感，R为等效电阻，iabc为交流三相桥臂电流,uabc为交流三相桥臂电压,eabc为并网点三相电压；
所述火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程的计算式如下所示：
式中，Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势。
在本公开实施例中，所述第二确定模块300，包括：
转换单元301，用于基于Park变换矩阵Tabc→dq0将所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程中交流三相桥臂电压、电流、并网点三相电压转换为dq两相坐标系下的数学模型；
第一确定单元302，用于根据所述dq两相坐标系下的数学模型确定电流闭环调节下的传递函数；
第二确定单元303，用于根据电流闭环调节下的传递函数确定火电厂***接地故障时火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式；
获得单元304，用于构造虚拟阻抗方程并将所述虚拟阻抗方程代入所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式中，得到火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
其中，所述电流闭环调节采用PI控制方式。
需要说明的是，所述电流闭环调节下的传递函数的计算式如下所示：
式中，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，KP为电流PI控制比例调节系数，KI为电流PI控制积分调节系数，i d *为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流目标值，i q *为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值流目标值，i d为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，i q为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，
为虚拟电角速度，ed为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压，eq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压，L为等效电感。
需要说明的是，所述火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式如下所示：
式中，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，Δu q 为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，u d *为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压目标值，u q *为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压目标值，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值。
具体的，所述火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降的计算式如下所示：
式中，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，Δu q 为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，L X为虚拟电感，R X为虚拟阻抗，i d为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，i q为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，
为虚拟电角速度。
在本公开实施例中，所述第三确定模块400具体用于：
所述含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程的计算式如下所示：
式中，Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量。
在本公开实施例中，所述第四确定模块500，包括：
获取单元501，用于获取火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量；
第三确定单元502，用于根据所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量确定火电厂***发生接地故障时虚拟电阻和虚拟电感的关系；
第四确定单元503，用于根据所述火电厂***发生接地故障时虚拟电阻与虚拟电感的关系及所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压。
综上所示，本发明提供的火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节***，在火电熔融盐储能加热器换流装置中采用VSG控制策略，使火电熔融盐储能具有虚拟惯性、阻尼和虚拟励磁调节特性，同时引入虚拟阻抗到VSG无功-电压控制中，改变电压闭环环节的参考信号，起到故障期间电压支撑作用，保证熔融盐储能加热装置一直处于运行状态，防止因电压过低造成设备停机。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节方法，其特征在于，所述方法包括：
建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；
基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；
利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值；
根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压；
基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节；
所述将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，包括：
所述含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程的计算式如下所示：
式中，Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，其中，所述虚拟阻抗的幅值的表达式为
其中：u f1为正序电压，u f2为负序电压，u为火电熔融盐储能换流装置并网点电压，I lim为电流矢量限幅半径，短路情况下对任意相电流起到限值作用，避免短路电流超过矢量限幅圆，正序、负序电流幅值满足：
其中，If1为正序电流i f1的幅值，If2为负序电流i f2的幅值；
所述根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压，包括：
获取火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量；
根据所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量确定火电厂***发生接地故障时虚拟电阻和虚拟电感的关系；
根据所述火电厂***发生接地故障时虚拟电阻与虚拟电感的关系及所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压，其中，所述接地故障包括对称短路和不对称短路，所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量表达式为
所述火电厂***发生接地故障时的负序电流分量表达式为
u f1为正序电压，u f2为负序电压，u为火电熔融盐储能换流装置并网点电压，i f1为正序电流，i f2为负序电流，ZX为虚拟阻抗。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化，包括：
所述建立的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程的计算式为
，由于感抗Xg远大于阻抗Rg且火电熔融盐储能并网情况下，换流装置并网点电压与火电厂用输电线路电压无功角差，则有：sinδ≈δ，cosδ≈0，可得到简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程
，Xg为所连火电厂用输电线路电感Lg对应的感抗；U为换流装置交流三相桥臂电压幅值，E为换流装置并网点三相电压幅值,δ为功角。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，包括：
所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程的计算式如下所示：
式中，L为等效电感，R为等效电阻，iabc为交流三相桥臂电流,uabc为交流三相桥臂电压,eabc为并网点三相电压；
所述火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程的计算式如下所示：
式中，Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降，包括：
基于Park变换矩阵Tabc→dq0将所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程中交流三相桥臂电压、电流、并网点三相电压转换为dq两相坐标系下的数学模型；
根据所述dq两相坐标系下的数学模型确定电流闭环调节下的传递函数；
根据电流闭环调节下的传递函数确定火电厂***接地故障时火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式；
构造虚拟阻抗方程并将所述虚拟阻抗方程代入所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式中，得到火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
其中，所述电流闭环调节采用PI控制方式。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电流闭环调节下的传递函数的计算式如下所示：
式中，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，KP为电流PI控制比例调节系数，KI为电流PI控制积分调节系数，i d *为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流目标值，i q *为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值流目标值，i d为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，i q为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，
为虚拟电角速度，ed为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压，eq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压，L为等效电感。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量表达式如下所示：
式中，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，Δu q 为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，u d *为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压目标值，u q *为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压目标值，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uq为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述火电厂***发生接地故障时所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降的计算式如下所示：
式中，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，Δu q 为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，L X为虚拟电感，R X为虚拟阻抗，i d为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，i q为dq坐标系下q轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电流有效值，
为虚拟电角速度。
8.一种火电熔融盐储能换流装置的并网点电压调节***，其特征在于，所述***包括：
建立模块，用于建立火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程并对所述方程进行简化；
第一确定模块，用于基于简化后的火电熔融盐储能换流装置吸收有功与无功功率方程分别确定所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程和火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程；
第二确定模块，用于利用所述火电熔融盐储能换流装置电压等效方程确定火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降；
第三确定模块，用于将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，并确定所述虚拟阻抗的幅值，
所述将所述火电熔融盐储能换流装置并网点电压补偿压降代入火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程中，得到含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程，包括：
所述含有虚拟阻抗的火电熔融盐储能换流装置的VSG无功-电压调节方程的计算式如下所示：
式中，Ku为无功等效惯性系数，ΔU为无功-电压调节量，KQ为无功-电压调节系数，ud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置桥臂电压有效值，uVd为dq坐标系下d轴VSG虚拟内电势，Qref为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率目标值，Qe为火电熔融盐储能换流装置吸收无功功率实际输出值，Δud为dq坐标系下d轴火电熔融盐储能换流装置并网点电压变化量，其中，所述虚拟阻抗的幅值的表达式为
其中：u f1为正序电压，u f2为负序电压，u为火电熔融盐储能换流装置并网点电压，I lim为电流矢量限幅半径，短路情况下对任意相电流起到限值作用，避免短路电流超过矢量限幅圆，正序、负序电流幅值满足：
其中，If1为正序电流i f1的幅值，If2为负序电流i f2的幅值；
第四确定模块，用于根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压，
所述根据所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压，包括：
获取火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量；
根据所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量和负序电流分量确定火电厂***发生接地故障时虚拟电阻和虚拟电感的关系；
根据所述火电厂***发生接地故障时虚拟电阻与虚拟电感的关系及所述虚拟阻抗的幅值确定火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压，其中，所述接地故障包括对称短路和不对称短路，所述火电厂***发生接地故障时的正序电流分量表达式为
所述火电厂***发生接地故障时的负序电流分量表达式为
u f1为正序电压，u f2为负序电压，u为火电熔融盐储能换流装置并网点电压，i f1为正序电流，i f2为负序电流，ZX为虚拟阻抗；
调节模块，用于基于所述火电厂用电***产生接地故障时支撑所述火电熔融盐储能装置运行所需的并网点电压进行并网点电压调节。
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Application publication date: 20220419 Assignee: Haimen Power Plant of Huaneng (Guangdong) Energy Development Co.,Ltd. Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980049189 Denomination of invention: The method and system for regulating the voltage at the grid connection point of the molten salt energy storage and converter device in thermal power plants Granted publication date: 20220617 License type: Common License Record date: 20231201 |
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Application publication date: 20220419 Assignee: Jining Huayuan Thermal Power Co.,Ltd. Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd. Contract record no.: X2023110000154 Denomination of invention: The method and system for regulating the voltage at the grid connection point of the molten salt energy storage and converter device in thermal power plants Granted publication date: 20220617 License type: Common License Record date: 20231218 |