CN117175707A - 一种海上风电送出控制方法、***、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电送出控制方法、***、设备和介质，涉及海上风电送出技术领域。通过根据电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压。基于目标***电压，通过矩阵式模块化多电平换流器调整第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。当接收到目标海上交流电压幅值时，依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据。基于海上风电场运行数据，通过二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。通过二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器配合使用，提高了海底电缆的输送距离，可满足中、远距离海上风电经济送出高效汇集的需求。

Description

一种海上风电送出控制方法、***、设备和介质

技术领域

本发明涉及海上风电送出技术领域，尤其涉及海上风电送出控制方法、***、设备和介质。

背景技术

当海上风电场规模较小且离岸较近时，一般采用50Hz高压交流接入陆上电网。但是受到电缆电容电流的影响，50Hz高压交流送出并网方式无法进行远距离输送。

近年来，柔性直流输电技术获得了快速发展。同时因为柔性直流能够对风电场输出功率进行快速灵活的控制，并且可以独立控制风电场并网点的母线电压和频率。针对80km以上的大容量海上风电场送出，当前国内外已投运或在建工程均采用多级升压+换流模式的MMC柔性直流输电技术。

但是随着海上风电输电规模的增加，基于MMC的海上平台换流站的体积以及重量将大幅增加，大大增加了工程的建设难度及成本。并且海上换流站离岸距离较远，设备运维的难度大，成本高。所使用的海上风电送出控制方法操作复杂，运维成本高，不利于海上风电大规模的开发，导致适应性差。

发明内容

本发明提供了一种海上风电送出控制方法、***、设备和介质，解决了现有的海上风电送出控制方法操作复杂，运维成本高，不利于海上风电大规模的开发，导致适应性差的技术问题。

本发明提供的一种海上风电送出控制方法，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，所述海上风电经柔性低频交流送出***包括陆上换流站，所述陆上换流站包括二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器；所述方法包括：

获取所述海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量；

采用所述换流阀容量和所述***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合；

根据所述电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压；

基于所述目标***电压，通过所述矩阵式模块化多电平换流器调整所述第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值；

当接收到所述目标海上交流电压幅值时，依次启动所述第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据；

基于所述海上风电场运行数据，通过所述二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。

可选地，所述电压数据包括初始直流电压和初始***电压；所述预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值；所述根据所述电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压的步骤，包括：

将所述初始直流电压与所述第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据；

按照所述第一比较数据，采用比例积分控制器将所述初始直流电压调整为所述第一电压阈值，生成目标直流电压；

当接收到所述目标直流电压时，将所述初始***电压与所述第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据；

按照所述第二比较数据，采用所述比例积分控制器将所述初始***电压调整为所述第二电压阈值，生成目标***电压。

可选地，所述基于所述目标***电压，通过所述矩阵式模块化多电平换流器调整所述第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值的步骤，包括：

当接收到所述目标***电压时，依次启动所述第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值；

将所述初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据；

通过所述二极管模块化多电平换流器按照所述幅值比较数据，将所述初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

可选地，所述基于所述海上风电场运行数据，通过所述二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据的步骤，包括：

将所述海上风电场运行数据代入所述二极管模块化多电平换流器对应的有功功率公式进行计算，生成输送有功功率；

所述有功功率公式为：

其中，P_dr为换流变压器交流***侧的有功功率即输送有功功率；R_dc为直流线路电阻；U_r为换流变压器的空载交流电有效值；X_r1为换流变压器的漏抗；U_dci为逆变侧直流电压；

提取预设出力曲线与所述输送有功功率对应的电压参值，生成初始交流电压参考值；

根据所述初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值；

通过所述二极管模块化多电平换流器按照所述控制输入参考值调整***参数，生成海上风电送出数据。

可选地，所述海上风电场运行数据包括换流器实际功率值；所述根据所述初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值的步骤，包括：

计算所述初始交流电压参考值与所述换流器实际功率值之间的差值，生成交流电压参考值变化量；

计算所述交流电压参考值变化量和所述初始交流电压参考值之间的和值，生成控制输入参考值。

本发明还提供了一种海上风电送出控制***，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，所述海上风电经柔性低频交流送出***包括陆上换流站，所述陆上换流站包括二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器；所述***包括：

电压数据、换流阀容量和***单台风机容量获取模块，用于获取所述海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量；

第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合确定模块，用于采用所述换流阀容量和所述***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合；

目标***电压生成模块，用于根据所述电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压；

目标海上交流电压幅值生成模块，用于基于所述目标***电压，通过所述矩阵式模块化多电平换流器调整所述第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值；

海上风电场运行数据生成模块，用于当接收到所述目标海上交流电压幅值时，依次启动所述第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据；

海上风电送出数据生成模块，用于基于所述海上风电场运行数据，通过所述二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。

可选地，所述电压数据包括初始直流电压和初始***电压；所述预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值；所述目标***电压生成模块包括：

第一比较数据生成模块，用于将所述初始直流电压与所述第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据；

目标直流电压生成模块，用于按照所述第一比较数据，采用比例积分控制器将所述初始直流电压调整为所述第一电压阈值，生成目标直流电压；

第二比较数据生成模块，用于当接收到所述目标直流电压时，将所述初始***电压与所述第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据；

目标***电压生成子模块，用于按照所述第二比较数据，采用所述比例积分控制器将所述初始***电压调整为所述第二电压阈值，生成目标***电压。

可选地，所述目标海上交流电压幅值生成模块包括：

初始海上交流电压幅值生成模块，用于当接收到所述目标***电压时，依次启动所述第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值；

幅值比较数据生成模块，用于将所述初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据；

目标海上交流电压幅值生成子模块，用于通过所述二极管模块化多电平换流器按照所述幅值比较数据，将所述初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行实现如上述任一项海上风电送出控制方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项海上风电送出控制方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过获取海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量，然后采用换流阀容量和***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合。并基于电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压。基于目标***电压，通过矩阵式模块化多电平换流器调整第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。当接收到目标海上交流电压幅值时，依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据。基于海上风电场运行数据，通过二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。解决了现有的海上风电送出控制方法操作复杂，运维成本高，不利于海上风电大规模的开发，导致适应性差的技术问题。该控制方法应用于海上风电经柔性低频交流送出***，解决了采用二极管方案时无法实现风电场黑启动的问题，通过二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器配合使用，降低了换流站的建设成本，提高了海底电缆的输送距离，可满足中、远距离海上风电经济送出高效汇集的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的海上风电送出控制方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例一提供的海上风电经柔性低频交流送出***的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的海上风电送出控制方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例二提供的二极管DR换流器示意图；

图5为本发明实施例二提供的海上交流电压电压参考值与风电场总出力关系曲线；

图6为本发明实施例二提供的海上M3C的V/F优化控制策略；

图7为本发明实施例三提供的海上风电送出控制***的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种海上风电送出控制方法、***、设备和介质，用于解决现有的海上风电送出控制方法操作复杂，运维成本高，不利于海上风电大规模的开发，导致适应性差的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的海上风电送出控制方法的步骤流程图。

本发明实例一提供的一种海上风电送出控制方法，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，如图2所示，海上风电经柔性低频交流送出***包括海上风电场、海上升压站、低频断路器、低频交流电缆、低频交流联络线、换流变压器、联接变压器、风场侧DR换流阀、直流母线、电网侧MMC换流阀、M3C换流器、联接变压器、陆上工频断路器、陆上大电网。

海上风电场和海上升压站连接，海上升压站与低频交流电缆连接，低频交流电缆两端安装有低频交流断路器，低频交流电缆与经换流变压器与风场侧DR换流阀连接，低频交流电缆与经联接变压器与M3C换流阀低频侧连接，换流变压器和联接变压器风场侧通过低频交流联络线联接，风场侧DR换流通过直流母线与电网侧MMC换流阀连接，电网侧MMC换流阀通过联接变压器连接到陆上交流主网，M3C换流阀通过联接变压器连接到陆上交流主网。

电网侧MMC换流阀采用定直流电压控制模式控制直流电压稳定。M3C换流阀采用定交流电压幅值和定交流***频率的V/F控制模式，控制海上交流***电压幅值和频率稳定。风场侧DR换流阀的交流侧电压由M3C换流阀建立。稳态运行时风电场功率全部经由DR换流阀送出。

M3C换流阀控制海上交流***的频率为低于50Hz的频率值，以提高交流海底电缆的输送距离。M3C换流阀控制海上交流***的电压为220kV。M3C换流阀工频侧控制自身子模块电压稳定。

海上风电场的风电机组需在低频交流***中稳定运行。海上低频交流***需采用低频海上升压站、低频交流断路器和低频交流海底电缆。

该送出控制方法包括：

步骤101、获取海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量。

在本发明实施例中，电压数据包括初始直流电压和初始***电压。获取电网侧MMC换流阀的直流电压即初始直流电压和M3C换流阀的海上交流***电压即初始***电压。并获取***中M3C换流阀容量和单台风机容量。

步骤102、采用换流阀容量和***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合。

在本发明实施例中，由于第一风电机组启动集合中的海上风电机组的总容量不能超过M3C换流阀容量。因此，可以通过换流阀容量和***单台风机容量，将***中的全部风电机组划分为第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合。

步骤103、根据电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压。

在本发明实施例中，预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值。将初始直流电压与第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据。按照第一比较数据，采用比例积分控制器将初始直流电压调整为第一电压阈值，生成目标直流电压。当接收到目标直流电压时，将初始***电压与第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据。按照第二比较数据，采用比例积分控制器将初始***电压调整为第二电压阈值，生成目标***电压。

步骤104、基于目标***电压，通过矩阵式模块化多电平换流器调整第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

在本发明实施例中，当接收到目标***电压时，依次启动第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值。将初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据。通过二极管模块化多电平换流器按照幅值比较数据，将初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

步骤105、当接收到目标海上交流电压幅值时，依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据。

在本发明实施例中，第一风电机组启动集合中的海上风电机组均启动完成后，M3C换流阀控制海上交流电压幅值，提高海上交流电压至目标海上交流电压幅值后，海上DR换流阀导通，进而使得风电场功率从M3C换流阀转移至DR换流阀。依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，M3C换流器控制交流电压幅值使得DR换流阀的传输功率上升并传输全部的海上风电场出力，生成海上风电场运行数据。

步骤106、基于海上风电场运行数据，通过二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。

在本发明实施例中，将海上风电场运行数据代入二极管模块化多电平换流器对应的有功功率公式进行计算，生成输送有功功率。提取预设出力曲线与输送有功功率对应的电压参值，生成初始交流电压参考值。基于初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值。通过二极管模块化多电平换流器按照控制输入参考值调整***参数，生成海上风电送出数据。

在本发明实施例中，通过获取海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量，然后采用换流阀容量和***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合。并基于电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压。基于目标***电压，通过矩阵式模块化多电平换流器调整第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。当接收到目标海上交流电压幅值时，依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据。基于海上风电场运行数据，通过二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。解决了现有的海上风电送出控制方法操作复杂，运维成本高，不利于海上风电大规模的开发，导致适应性差的技术问题。该控制方法应用于海上风电经柔性低频交流送出***，解决了采用二极管方案时无法实现风电场黑启动的问题，通过二极管模块化多电平换流器即DR-MMC换流器和矩阵式模块化多电平换流器即M3C换流器在陆上共站建设，无需建设海上换流站，并且送端采用DR方案，相比于采用MMC方案，二极管阀DR的设备成本和体积大幅降低，降低了换流站的建设成本。通过控制海上风电场功率全部经由DR换流阀而不是M3C换流阀送出，从而降低小容量的海上MMC换流阀长期运行时的损耗，提高了直流***长期运行的经济性。同时海上交流***的频率低于50Hz，提高了海底电缆的输送距离，可满足中、远距离海上风电经济送出高效汇集的需求。

请参阅图3，图3为本发明实施例二提供的海上风电送出控制方法的步骤流程图。

本发明实例二提供的另一种海上风电送出控制方法，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，方法包括：

步骤301、获取海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量。

在本发明实施例中，步骤301的具体实施过程与步骤101类似，在此不再赘述。

步骤302、采用换流阀容量和***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合。

在本发明实施例中，步骤302的具体实施过程与步骤102类似，在此不再赘述。

步骤303、根据电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压。

进一步地，电压数据包括初始直流电压和初始***电压；预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值。步骤303可以包括以下子步骤S11-S14：

S11、将初始直流电压与第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据。

S12、按照第一比较数据，采用比例积分控制器将初始直流电压调整为第一电压阈值，生成目标直流电压。

S13、当接收到目标直流电压时，将初始***电压与第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据。

S14、按照第二比较数据，采用比例积分控制器将初始***电压调整为第二电压阈值，生成目标***电压。

第一电压阈值是指基于实际需要事先设置的电网侧MMC换流阀的直流电压的参考值。

第二电压阈值是指基于实际需要事先设置的M3C换流阀的海上交流***电压的参考值。

在本发明实施例中，首先，解锁电网侧MMC换流阀，控制初始直流电压为第一电压阈值。实时采集到的初始直流电压与第一电压阈值进行比较，得到第一比较数据，并按照第一比较数据，采用PI控制器即比例积分控制器将初始直流电压调整为第一电压阈值，得到目标直流电压。然后，解锁M3C换流阀，控制初始***电压为第二电压阈值。在初始直流电压调整为第一电压阈值时，才执行后面解锁M3C换流阀的步骤。即当接收到目标直流电压时，将初始***电压与第二电压阈值进行比较，得到第二比较数据，并按照第二比较数据，采用比例积分控制器将初始***电压调整为第二电压阈值，从而得到目标***电压。

步骤304、基于目标***电压，通过矩阵式模块化多电平换流器调整第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

进一步地，步骤304可以包括以下子步骤S21-S23：

S21、当接收到目标***电压时，依次启动第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值。

S22、将初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据。

S23、通过二极管模块化多电平换流器按照幅值比较数据，将初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

在本发明实施例中，当生成目标***电压后，逐渐启动第一风电机组启动集合中的海上风电机组，以使得风电机组功率全部经由M3C换流阀送出。通过陆上换流站和海上风电场中各台风电机组间的通讯装置，获取各台海上风电机组运行信息，陆上换流站可实时监测各台海上风电机组运行状态。当第一风电机组启动集合中的海上风电机组均启动完成后，生成初始海上交流电压幅值。将初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据，然后通过二极管模块化多电平换流器即通过M3C换流阀按照幅值比较数据控制海上交流电压幅值，提高海上交流电压至预设电压幅值后，海上DR换流阀导通，进而使得风电场功率从M3C换流阀转移至DR换流阀，生成目标海上交流电压幅值。

步骤305、当接收到目标海上交流电压幅值时，依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据。

在本发明实施例中，步骤305的具体实施过程与步骤105类似，在此不再赘述。

步骤306、将海上风电场运行数据代入二极管模块化多电平换流器对应的有功功率公式进行计算，生成输送有功功率。

在本发明实施例中，对于二极管DR的功率传输特性，DR的外特性与触发角为0°的LCC相同，为减少交直流侧谐波，一般采用12脉动整流桥作为基本换流单元。基于LCC的准稳态模型，可得DR外特性方程为：

P_dr＝U_dcrI_dcr；

其中，U_dcr为二极管DR的直流电压；U_r为换流变压器的空载交流电有效值；X_r1为换流变压器的漏抗；I_dcr二极管DR的直流电流；P_dr为换流变压器交流***侧的有功功率即输送有功功率；Q_dr为换流变压器交流***侧的无功功率；为DR的功率因数角；μ为DR的换相角。

设逆变侧直流电压为U_dci，直流线路电阻为R_dc，则整流站吸收的有功功率即二极管模块化多电平换流器对应的有功功率公式为：

有功功率公式为：

其中，P_dr为换流变压器交流***侧的有功功率即输送有功功率；R_dc为直流线路电阻；U_r为换流变压器的空载交流电有效值；X_r1为换流变压器的漏抗；U_dci为逆变侧直流电压。

将海上风电场运行数据中的直流线路电阻、空载交流电有效值换流变压器的漏抗和逆变侧直流电压代入有功功率公式进行计算，即可得到全部海上风电机组启动后的输送有功功率。

步骤307、提取预设出力曲线与输送有功功率对应的电压参值，生成初始交流电压参考值。

预设出力曲线如图5海上交流电压电压参考值与风电场总出力关系曲线所示。

在本发明实施例中，如图4二极管DR换流器示意图所示，当逆变侧直流电压U_dci和直流线路电阻R_dc为定值时，P_dr由其交流母线电压幅值U_r决定。故对于完全不可控的DR换流器，可采用改变交流侧电压的方式实现DR直流额电压的改变，从而改变传输的直流功率。

通过实时测量海上风电场输送至陆上换流站的总容量，得出二极管DR换流阀输送的输送有功功率，然后得出海上电压幅值参考值即初始交流电压参考值，作为M3C换流阀V/F控制的输入参考值。如图5为海上交流电压电压参考值与风电场总出力关系曲线示意图，海上交流电压参考值与风电场总出力成正相关关系，通过控制海上交流电压实现有功功率全部由二极管DR阀送出。

步骤308、根据初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值。

进一步地，海上风电场运行数据包括换流器实际功率值，步骤308可以包括以下子步骤S31-S32：

S31、计算初始交流电压参考值与换流器实际功率值之间的差值，生成交流电压参考值变化量。

S32、计算交流电压参考值变化量和初始交流电压参考值之间的和值，生成控制输入参考值。

在本发明实施例中，通过在海上站V/F控制外环引入M3C功率控制环作为送端交流电压的下垂控制，动态调节送端交流电压，实现功率在M3C换流器和二极管整流器间灵活分配，控制框图如图6所示。图中P_windfarm为海上风电场发出的总功率，P_m3c为M3C换流器传输的有功功率，P_ref为设定的M3C换流器的有功功率参考值，U_acref0为经查表后得出的交流电压参考值即初始交流电压参考值，U_acref为叠加M3C功率控制环后得到的最终交流电压参考值即控制输入参考值。

具体过程为：首先通过海上风电场总功率并按照设定的出力曲线，得到交流电压参考值U_acref0即初始交流电压参考值。同时输入M3C传输功率参考值P_{ref_m3c}即换流器实际功率值，并和初始交流电压参考值作差后，经PI控制器得出交流电压参考值变化量ΔU_acref即交流电压参考值变化量，交流电压参考值变化量ΔU_acref叠加到交流电压参考值U_acref0上，得出最终的交流电压参考值U_acref，作为M3C换流阀V/F控制的控制输入参考值。

步骤309、通过二极管模块化多电平换流器按照控制输入参考值调整***参数，生成海上风电送出数据。

在本发明实施例中，通过实时测量海上风电场输送至陆上换流站的总容量，得出二极管DR换流阀输送的有功功率，然后得出海上电压幅值参考值，作为M3C换流阀V/F控制的输入参考值，通过在M3C的V/F控制外环引入M3C功率控制环作为送端交流电压的下垂控制，动态调节送端交流电压，实现功率在M3C换流器和二极管整流器间灵活分配，生成海上风电送出数据。

在本发明实施例中，海上风电经柔性低频交流送出***包括海上风电场、海上低频交流***和陆上交交变频***。海上风电场包含低频交流风机，总容量为300MW，单台海上风电机组容量为5MW。***启动时，首先解锁陆上受端MMC换流阀，并将陆上受端MMC换流站直流电压提高至±110kV，然后解锁M3C换流阀，低频侧采用V/F控制，将海上交流***的电压提高到额定值220kV，频率为20Hz。然后，启动5台海上风电机组，此时DR换流阀直流侧电压较高，DR换流阀未导通启动，全部直流功率(约25MW)流经M3C换流阀注入直流侧。

接着，M3C换流器提高海上交流电压幅值，交流电压提高至一阈值(如225kV)时，送端的DR换流阀将导通，直流功率迅速由M3C换流阀转移至DR换流阀，M3C换流阀的有功功率快速降至0。

然后，再启动剩余海上风电机组，随着有功功率升高，M3C换流阀继续控制海上交流电压幅值，因DR换流阀已导通，并且DR换流阀直流侧电压基本不变。随着海上交流电压和直流电压的压差逐渐增大，DR换流阀直流功率也逐渐增大，并且全部有功功率均流经DR换流阀，M3C换流阀有功功率基本维持0。最终，DR换流阀的有功功率逐渐升高至300MW，启动过程结束。

通过DR-MMC换流器和M3C换流器在陆上共站建设，无需建设海上换流站，并且送端采用DR方案，降低了换流站的建设成本。另外稳态运行时风电场功率全部经由DR换流阀送出，二极管阀DR的运行损耗低于同容量的MMC，提高了直流***长期运行的经济性。同时海上交流***的频率低于50Hz，提高了海底电缆的输送距离，可满足中、远距离海上风电经济送出高效汇集的需求。

请参阅图7，图7为本发明实施例三提供的海上风电送出控制***的结构框图。

本发明实例三提供的一种海上风电送出控制***，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，海上风电经柔性低频交流送出***包括陆上换流站，陆上换流站包括二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器。***包括：

电压数据、换流阀容量和***单台风机容量获取模块701，用于获取海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量。

第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合确定模块702，用于采用换流阀容量和***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合。

目标***电压生成模块703，用于根据电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压。

目标海上交流电压幅值生成模块704，用于基于目标***电压，通过矩阵式模块化多电平换流器调整第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

海上风电场运行数据生成模块705，用于当接收到目标海上交流电压幅值时，依次启动第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据。

海上风电送出数据生成模块706，用于基于海上风电场运行数据，通过二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。

可选地，电压数据包括初始直流电压和初始***电压。预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值。目标***电压生成模块703包括：

第一比较数据生成模块，用于将初始直流电压与第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据。

目标直流电压生成模块，用于按照第一比较数据，采用比例积分控制器将初始直流电压调整为第一电压阈值，生成目标直流电压。

第二比较数据生成模块，用于当接收到目标直流电压时，将初始***电压与第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据。

目标***电压生成子模块，用于按照第二比较数据，采用比例积分控制器将初始***电压调整为第二电压阈值，生成目标***电压。

可选地，目标海上交流电压幅值生成模块704包括：

初始海上交流电压幅值生成模块，用于当接收到目标***电压时，依次启动第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值。

幅值比较数据生成模块，用于将初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据。

目标海上交流电压幅值生成子模块，用于通过二极管模块化多电平换流器按照幅值比较数据，将初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

可选地，海上风电送出数据生成模块706包括：

输送有功功率生成模块，用于将海上风电场运行数据代入二极管模块化多电平换流器对应的有功功率公式进行计算，生成输送有功功率。

有功功率公式为：

其中，P_dr为换流变压器交流***侧的有功功率即输送有功功率；R_dc为直流线路电阻；U_r为换流变压器的空载交流电有效值；X_r1为换流变压器的漏抗；U_dci为逆变侧直流电压。

初始交流电压参考值生成模块，用于提取预设出力曲线与输送有功功率对应的电压参值，生成初始交流电压参考值。

控制输入参考值构建模块，用于根据初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值。

海上风电送出数据生成子模块，用于通过二极管模块化多电平换流器按照控制输入参考值调整***参数，生成海上风电送出数据。

可选地，海上风电场运行数据包括换流器实际功率值。控制输入参考值构建模块可以执行以下步骤：

计算初始交流电压参考值与换流器实际功率值之间的差值，生成交流电压参考值变化量。

计算交流电压参考值变化量和初始交流电压参考值之间的和值，生成控制输入参考值。

本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括：存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序；计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述任一实施例的海上风电送出控制方法。

存储器可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。例如，用于程序代码的存储空间可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。这些代码当由计算处理设备运行时，导致该计算处理设备执行上面所描述的海上风电送出控制方法中的各个步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的海上风电送出控制方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海上风电送出控制方法，其特征在于，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，所述海上风电经柔性低频交流送出***包括陆上换流站，所述陆上换流站包括二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器；所述方法包括：

获取所述海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量；

采用所述换流阀容量和所述***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合；

根据所述电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压；

基于所述目标***电压，通过所述矩阵式模块化多电平换流器调整所述第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值；

当接收到所述目标海上交流电压幅值时，依次启动所述第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据；

基于所述海上风电场运行数据，通过所述二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。

2.根据权利要求1所述的海上风电送出控制方法，其特征在于，所述电压数据包括初始直流电压和初始***电压；所述预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值；所述根据所述电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压的步骤，包括：

将所述初始直流电压与所述第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据；

按照所述第一比较数据，采用比例积分控制器将所述初始直流电压调整为所述第一电压阈值，生成目标直流电压；

当接收到所述目标直流电压时，将所述初始***电压与所述第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据；

按照所述第二比较数据，采用所述比例积分控制器将所述初始***电压调整为所述第二电压阈值，生成目标***电压。

3.根据权利要求1所述的海上风电送出控制方法，其特征在于，所述基于所述目标***电压，通过所述矩阵式模块化多电平换流器调整所述第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值的步骤，包括：

当接收到所述目标***电压时，依次启动所述第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值；

将所述初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据；

通过所述二极管模块化多电平换流器按照所述幅值比较数据，将所述初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

4.根据权利要求1所述的海上风电送出控制方法，其特征在于，所述基于所述海上风电场运行数据，通过所述二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据的步骤，包括：

将所述海上风电场运行数据代入所述二极管模块化多电平换流器对应的有功功率公式进行计算，生成输送有功功率；

所述有功功率公式为：

其中，P_dr为换流变压器交流***侧的有功功率即输送有功功率；R_dc为直流线路电阻；U_r为换流变压器的空载交流电有效值；X_r1为换流变压器的漏抗；U_dci为逆变侧直流电压；

提取预设出力曲线与所述输送有功功率对应的电压参值，生成初始交流电压参考值；

根据所述初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值；

通过所述二极管模块化多电平换流器按照所述控制输入参考值调整***参数，生成海上风电送出数据。

5.根据权利要求4所述的海上风电送出控制方法，其特征在于，所述海上风电场运行数据包括换流器实际功率值；所述根据所述初始交流电压参考值和换流器传输功率参考值，构建控制输入参考值的步骤，包括：

计算所述初始交流电压参考值与所述换流器实际功率值之间的差值，生成交流电压参考值变化量；

计算所述交流电压参考值变化量和所述初始交流电压参考值之间的和值，生成控制输入参考值。

6.一种海上风电送出控制***，其特征在于，应用于海上风电经柔性低频交流送出***，所述海上风电经柔性低频交流送出***包括陆上换流站，所述陆上换流站包括二极管模块化多电平换流器和矩阵式模块化多电平换流器；所述***包括：

电压数据、换流阀容量和***单台风机容量获取模块，用于获取所述海上风电经柔性低频交流送出***对应的电压数据、换流阀容量和***单台风机容量；

第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合确定模块，用于采用所述换流阀容量和所述***单台风机容量进行风电机组启动划分，确定第一风电机组启动集合和第二风电机组启动集合；

目标***电压生成模块，用于根据所述电压数据和预设电压阈值进行数据调整，生成目标***电压；

目标海上交流电压幅值生成模块，用于基于所述目标***电压，通过所述矩阵式模块化多电平换流器调整所述第一风电机组启动集合对应的初始海上交流电压幅值，生成目标海上交流电压幅值；

海上风电场运行数据生成模块，用于当接收到所述目标海上交流电压幅值时，依次启动所述第二风电机组启动集合中的风电机组，生成海上风电场运行数据；

海上风电送出数据生成模块，用于基于所述海上风电场运行数据，通过所述二极管模块化多电平换流器进行***参数调整，生成海上风电送出数据。

7.根据权利要求6所述的海上风电送出控制***，其特征在于，所述电压数据包括初始直流电压和初始***电压；所述预设电压阈值包括第一电压阈值和第二电压阈值；所述目标***电压生成模块包括：

第一比较数据生成模块，用于将所述初始直流电压与所述第一电压阈值进行比较，生成第一比较数据；

目标直流电压生成模块，用于按照所述第一比较数据，采用比例积分控制器将所述初始直流电压调整为所述第一电压阈值，生成目标直流电压；

第二比较数据生成模块，用于当接收到所述目标直流电压时，将所述初始***电压与所述第二电压阈值进行比较，生成第二比较数据；

目标***电压生成子模块，用于按照所述第二比较数据，采用所述比例积分控制器将所述初始***电压调整为所述第二电压阈值，生成目标***电压。

8.根据权利要求6所述的海上风电送出控制***，其特征在于，所述目标海上交流电压幅值生成模块包括：

初始海上交流电压幅值生成模块，用于当接收到所述目标***电压时，依次启动所述第一风电机组启动集合中的风电机组，生成初始海上交流电压幅值；

幅值比较数据生成模块，用于将所述初始海上交流电压幅值与预设电压幅值进行比较，生成幅值比较数据；

目标海上交流电压幅值生成子模块，用于通过所述二极管模块化多电平换流器按照所述幅值比较数据，将所述初始海上交流电压幅值调节为预设电压幅值，生成目标海上交流电压幅值。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至5任一项所述的海上风电送出控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至5任一项所述的海上风电送出控制方法。