CN107508274B

CN107508274B - 一种柔性直流电网控制方法

Info

Publication number: CN107508274B
Application number: CN201710671902.1A
Authority: CN
Inventors: 洪潮; 张野; 杨健; 李俊杰
Original assignee: China South Power Grid International Co ltd; Power Grid Technology Research Center of China Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: China South Power Grid International Co ltd
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: CN107508274A

Abstract

本发明公开一种柔性直流电网控制方法，涉及直流输电技术领域，改善柔性直流电网的稳定性和灵活性。所述柔性直流电网控制方法包括：设定柔性直流电网的直流电压上限的初值；计算各电压控制换流站的直流电压设定值；设定通过直流输电网的节点接入直流输电网的各新能源发电系统产生的功率扰动；计算直流输电网中各节点的节点电压；更新柔性直流电网的直流电压上限；判断更新后的直流电压上限是否满足直流电压上限收敛判据；直流电压上限满足直流电压上限收敛判据时，向控制对应的电压控制换流站的各电压下垂控制器输出对应的直流电压设定值；直流电压上限不满足直流电压上限收敛判据时，进行下一次优化计算。

Description

一种柔性直流电网控制方法

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种柔性直流电网控制方法。

背景技术

基于电压源换流器(Voltage Source Converter，简称VSC)的柔性直流电网，具有可有效解决区域性大规模新能源发电系统(如海上风电系统和陆上大型光伏发电系统等)并网和消纳问题、实现区域交流电网柔性互联、提高互联电网运行稳定性、构建城市交直流混合配电网、缓解负荷密集地区的供电压力、提高城市电网电能质量和供电可靠性、为偏远地区(如海岛、海上应用平台等)供电、及对弱互联电网进行频率和电压支撑等优势，因而，柔性直流电网得到了越来越多的关注。

在柔性直流电网中，由于通常会接入新能源发电系统，由于新能源发电系统的随机性和波动性较大，因而造成使柔性直流电网稳定运行和灵活调整的难度增加，因而提出一种柔性直流电网控制方法，以对柔性直流电网进行控制，改善柔性直流电网的稳定性和灵活性是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性直流电网控制方法，用于改善柔性直流电网的稳定性和灵活性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柔性直流电网控制方法，包括：

步骤S100、设定柔性直流电网的直流电压上限的初值u_max,set(0)；

步骤S200、求解柔性直流电网运行优化模型，计算各电压控制换流站的直流电压设定值M为所述柔性直流电网中采用电压下垂控制模型控制的电压控制换流站的数量，每个所述电压控制换流站通过所述柔性直流电网中直流输电网的对应的松弛节点与所述直流输电网连接；

步骤S300、设定通过所述直流输电网的节点接入所述直流输电网的各新能源发电系统产生的功率扰动ΔP_p,j，j＝1,2......,N；N为所述柔性直流电网中所述直流输电网的节点的数量，N≥M；

步骤S400、根据功率扰动ΔP_p,j，计算所述直流输电网中各节点的节点电压

步骤S500、判断节点电压是否满足：并根据判断结果更新第k次优化计算时所述柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)；u_max为所述柔性直流电网运行时的电压最大值，u_min为所述柔性直流电网运行时的电压最小值；

步骤S600、判断直流电压上限u_max,set(k)是否满足直流电压上限收敛判据：|u_max,set(k)-u_max,set(k-1)|≤ε，k≥1；判断为是时，则执行步骤S700；判断为否时，则执行步骤S800；ε为预设电压阈值；u_max,set(k-1)为第k-1次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；

步骤S700、向控制对应的所述电压控制换流站的各电压下垂控制器输出对应的直流电压设定值

步骤S800、重复执行所述步骤S200至所述步骤S600，进行下一次优化计算。

在本发明提供的柔性电网控制方法中，每个电压控制换流站通过对应的电压下垂控制器采用电压下垂控制模型进行控制，并对各电压下垂控制器控制对应的电压控制换流站时的直流电压设定值进行优化，以对柔性直流电网进行优化协调控制，改善柔性直流电网的稳定性和灵活性。

另外，本发明提供的柔性电网控制方法应用于柔性电网控制系统时，柔性电网控制系统采用分层协调控制，包括上层优化协调控制和下层电压下垂控制，下层电压下垂控制中，电压下垂控制器采用电压下垂控制模型对对应的电压控制换流站进行控制，上层优化协调控制中，上层优化协调控制器采用本发明实施例提供的柔性电网控制方法，对各电压下垂控制器控制对应的电压控制换流站时的直流电压设定值进行优化，从而可以改善柔性直流电网控制系统的可靠性、灵活性、及与其它高级能量管理和调度系统的兼容性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法对应的控制框架图；

图3为本发明实施例提供的电压控制换流站的电压下垂控制方法对应的控制框架图；

图4为本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法的仿真系统的示意图；

图5为图4中仿真系统进行仿真后各电压控制换流站的直流电压设定值的结果图；

图6为图4中仿真系统进行仿真后直流输电网中各节点的节点电压的结果图；

图7为图4中仿真系统进行仿真后柔性直流电网的总损耗的结果图；

图8为图4中仿真系统进行仿真后各电压控制换流站注入直流输电网的功率的结果图。

附图标记：

10-柔性直流电网， 11-直流输电网，

12-松弛节点， 13-新能源独立接入节点，

14-电压控制换流站， 15-功率控制换流站，

20-电压下垂控制器， 30功率控制器，

40-上层优化协调控制器。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

为了更清楚地说明本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法，先对应用本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法的柔性直流电网控制系统进行介绍，请参阅图2，柔性直流电网控制系统包括柔性直流电网10、电压下垂控制器20、功率控制器30、上层优化协调控制器40；其中，柔性直流电网10包括直流输电网11、电压控制换流站14和功率控制换流站15，电压控制换流站14为采用电压下垂控制模型控制的换流站，电压控制换流站14与对应的电压下垂控制器20连接，电压下垂控制器20采用电压下垂控制模型对对应的电压控制换流站14进行控制；功率控制换流站15为采用最大功率控制模型控制的换流站，通过功率控制换流站15，将新能源发电系统独立接入直流输电网11，即功率控制换流站15仅连接新能源发电系统和直流输电网11，功率控制换流站15与对应的功率控制器30连接，功率控制器30采用最大功率控制模型对对应的功率控制换流站15进行控制；直流输电网11包括多个节点，多个节点中，至少一个节点为松弛节点12，其余节点为功率节点，即多个节点可以部分为松弛节点12部分为功率节点，或者，多个节点可以全部为松弛节点12，松弛节点12可以认为是接入电压控制换流站14的节点，即电压控制换流站14通过对应的松弛节点12接入直流输电网11；功率节点中，可以部分为新能源独立接入节点13，部分为联络节点，或者，可以全部为新能源独立接入节点13，或者，可以全部为联络节点，新能源独立接入节点13可以认为是接入功率控制换流站15的节点，即功率控制换流站15通过对应的新能源独立接入节点13接入直流输电网11；上层优化协调控制器40分别与电压下垂控制器20、功率控制器30和柔性直流电网10连接，上层优化协调控制器40用于根据柔性直流电网10当前运行状态，对各换流站的控制模型提供优化值，并将优化值下发至对应的电压下垂控制器20或/和功率控制器30，以实现对柔性直流电网10的控制。

值得注意的是，新能源发电系统并不一定必须经新能源独立接入节点13接入直流输电网11，在实际应用中，新能源发电系统可以经直流输电网11中任何一个节点就近接入直流输电网11。

请参阅图1，本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法包括：

步骤S100、设定柔性直流电网的直流电压上限的初值u_max,set(0)。

在步骤S100中，上层优化协调控制器根据柔性直流电网的运行状态，设定柔性直流电网的直流电压上限的初值u_max,set(0)，柔性直流电网的直流电压上限的初值u_max,set(0)可以根据柔性直流电网运行时的电压最大值u_max和柔性直流电网运行时的电压最小值u_min来设定，例如，可以使

步骤S200、求解柔性直流电网运行优化模型，计算各电压控制换流站的直流电压设定值M为柔性直流电网中采用电压下垂控制模型控制的电压控制换流站的数量，每个电压控制换流站通过柔性直流电网中直流输电网的对应的松弛节点与直流输电网连接。

在步骤S200中，上层优化协调控制器可以先建立柔性直流电网运行优化模型，然后根据柔性直流电网的运行状态求解柔性直流电网运行优化模型，以计算各电压控制换流站的直流电压设定值其中，柔性直流电网运行优化模型可以为：

目标函数：

minP_loss,total＝P_loss,lines+P_loss,VSCs (1)

约束条件：

u_min≤u_dc,x≤u_max,set；x＝1,...,N (6)

u_max,set≤u_max (7)

|I_dc,y|≤I_max,y；y＝1,...,L_s (8)

|P_s,i|≤P_max,i；i＝1,...,M (9)

其中，P_loss,total为柔性直流电网的总损耗；P_loss,lines为柔性直流电网中直流线路损耗；P_loss,VSCs为柔性直流电网中所有电压控制换流站的总损耗；P_s,i为第i个电压控制换流站注入柔性直流电网的直流输电网的功率；P_p,j为第j个新能源发电系统注入直流输电网的功率；u_dc,i为第i个松弛节点的实际直流电压；α_i为第i个电压控制换流站的下垂系数，P_VSCloss,i为第i个电压控制换流站的功率损耗，I_L,i为第i个电压控制换流站内的交流线的电流有效值，p₀、u₀和r₀均为常数，且p₀＝0.2MW，u₀＝0.9kV，r₀＝0.8Ω，G_ix为柔性直流电网中节点i至节点x的总电导，u_dc,x为第x个节点的实际直流电压，P_p,i为通过第i个松弛节点接入直流输电网的新能源发电系统注入直流输电网的功率，P_p,t为通过第t个功率节点接入直流输电网的新能源发电系统注入直流输电网的功率，u_dc,t为第t个功率节点的实际直流电压，G_tx为柔性直流电网中节点t至节点x的总电导，I_dc,y为柔性直流电网中第y条直流线路的直流电流，I_max,y为柔性直流电网中第y条直流线路的直流电流的最大允许值，P_max,i为第i个电压控制换流站的有功功率的最大允许值，K_s,ia为第i个电压控制换流站的期望输出功率与第a个电压控制换流站的期望输出功率之间的比值，α_a为第a个电压控制换流站的下垂系数。

上述柔性直流电网运行优化模型中，公式(1)为柔性直流网运行优化模型的目标函数，即柔性直流电网运行优化模型以获得最小的柔性直流电网的总损耗为目标，公式(2)为对柔性直流电网中直流线路损耗的解释，公式(3)为对柔性直流电网中所有电压控制换流站的总损耗，柔性直流电网中所有电压控制换流站的总损耗为柔性直流电网中各电压控制换流站的损耗之和；约束条件中，公式(4)为柔性直流电网中直流输电网的松弛节点的节点电压约束，公式(5)为柔性直流电网中直流输电网的功率节点(包括新能源独立接入节点和联络节点)的节点功率约束，公式(6)和公式(7)为柔性直流电网中直流输电网的节点的节点电压运行约束，公式(8)为柔性直流电网中直流线路的直流电流约束，公式(9)为电压控制换流站的功率约束，公式(10)为实现多端电压控制换流站均流控制性能调整的灵活性的不等式约束。

步骤S300、设定通过直流输电网的节点接入直流输电网的各新能源发电系统产生的功率扰动ΔP_p,j，j＝1,2......,N；N为柔性直流电网中直流输电网的节点的数量，N≥M。

在步骤S300中，上层优化协调控制器根据柔性直流电网的运行状态，设定通过直流输电网的节点接入直流输电网的各新能源发电系统产生的功率扰动ΔP_p,j，其中，直流输电网包括N个节点，新能源发电系统可以通过N个节点中任何一个节点就近接入，对于没有接入新能源发电系统的节点，则可以设定与该节点对应的功率扰动为0。

步骤S400、根据功率扰动ΔP_p,j，计算直流输电网中各节点的节点电压

在实际应用中，上层优化协调控制器可以通过直流潮流计算方法计算获得在设定的功率扰动ΔP_p,j下直流输电网中各节点的节点电压

步骤S500、判断节点电压是否满足：并根据判断结果更新第k次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)；u_max为柔性直流电网运行时的电压最大值，u_min为柔性直流电网运行时的电压最小值。

具体地，当上层优化协调控制器判断得知各节点的节点电压均满足：U’_dc，x∈[u_min,u_max]时，即判断为是时，如果当前的优化计算为第1次优化计算时，即k＝1，则令u_lower(1)＝u_max,set(0)，u_upper(1)＝u_upper(0)，u_upper(0)∈(u_max,set(0),u_max)，以对柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)进行更新；如果当前的优化计算为第2次或第2次以上的优化计算时，即k≥2，则令u_lower(k)＝u_max,set(k-1)，u_upper(k)＝u_upper(k-1)，u_upper(k-1)∈(u_max,set(k-1),u_upper(k-2))，以对柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)进行更新。

当上层优化协调控制器判断得知其中至少一个节点的节点电压不满足上述条件时，即其中至少一个节点的节点电压不在柔性直流电网运行时的电压最小值与柔性直流电网运行时的电压最大值范围内时，即当判断为否时，如果当前的优化计算为第1次优化计算，也就是说，k＝1，则令u_lower(1)＝u_lower(0)，u_upper(1)＝u_max,set(0)，u_lower(0)∈(u_min,u_max,set(0))，以对柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)进行更新；如果当前的优化计算为第2次或第2次以上的优化计算时，即k≥2，则令u_lower(k)＝u_lower(k-1)，u_upper(k)＝u_max,set(k-1)，u_lower(k-1)∈(u_lower(k-2),u_max,set(k-1))，以对柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)进行更新。

其中，u_max为柔性直流电网运行时的电压最大值；u_min为柔性直流电网运行时的电压最小值；u_lower(1)为第1次优化计算时柔性直流电网的直流电压低限值；u_upper(1)为第1次优化计算时柔性直流电网的直流电压低限值；u_max,set(1)为第1次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；u_lower(k)为第k次优化计算时柔性直流电网的直流电压低限值；u_upper(k)为第k次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压高限值；u_max,set(k)为第k次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；u_upper(k-1)为第k-1次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压高限值；u_lower(k-1)为第k-1次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压低限值；u_max,set(k-1)为第k-1次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；u_lower(k-2)为第k-2次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压低限值；u_max,set(k-2)为第k-2次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限。

步骤S600、判断直流电压上限u_max,set(k)是否满足直流电压上限收敛判据：|u_max,set(k)-u_max,set(k-1)|≤ε，k≥1；判断为是时，则执行步骤S700；判断为否时，则执行步骤S800；ε为预设电压阈值；u_max,set(k-1)为第k-1次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限。其中，预设电压阈值ε＝0.001kV。

根据步骤S500中更新第k次优化计算时所述柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)，上层优化协调控制器则判断步骤S500中更新后的直流电压上限u_max,set(k)是否满足直流电压上限收敛判据：|u_max,set(k)-u_max,set(k-1)|≤ε，k≥1。

步骤S700、向控制对应的电压控制换流站的各电压下垂控制器输出对应的直流电压设定值

当步骤S600中上层优化协调控制器判断得知直流电压上限u_max,set(k)满足直流电压上限收敛判据时，即当上层优化协调控制器判断为是时，|u_max,set(k)-u_max,set(k-1)|≤0.001kV，则表明本次优化计算获得的各电压控制换流站的直流电压设定值符合优化协调控制的条件，则结束优化计算，并向各电压控制换流站的各电压下垂控制器输出对应的直流电压设定值电压下垂控制器则可以利用上层优化协调控制器输出的对应的直流电压设定值采用电压下垂控制模型对对应的电压控制换流站进行控制。

步骤S800、重复执行步骤S200至步骤S600，进行下一次优化计算。

当步骤S600中上层优化协调控制器判断得知直流电压上限u_max,set(k)不满足直流电压上限收敛判据时，即当上层优化协调控制器判断为否时，|u_max,set(k)-u_max,set(k-1)|＞0.001kV，则表明本次优化计算获得的各电压控制换流站的直流电压设定值不符合优化协调控制的条件，则重复执行步骤S200至步骤S600，进行下一次优化计算。

在本发明实施例提供的柔性电网控制方法中，每个电压控制换流站通过对应的电压下垂控制器采用电压下垂控制模型进行控制，并对各电压下垂控制器控制对应的电压控制换流站时的直流电压设定值进行优化，以对柔性直流电网进行优化协调控制，改善柔性直流电网的稳定性和灵活性。

另外，本发明实施例提供的柔性电网控制方法应用于柔性电网控制系统时，柔性电网控制系统采用分层协调控制，包括上层优化协调控制和下层电压下垂控制，下层电压下垂控制中，电压下垂控制器采用电压下垂控制模型对对应的电压控制换流站进行控制，上层优化协调控制中，上层优化协调控制器采用本发明实施例提供的柔性电网控制方法，对各电压下垂控制器控制对应的电压控制换流站时的直流电压设定值进行优化，从而可以改善柔性直流电网控制系统的可靠性、灵活性、及与其它高级能量管理和调度系统的兼容性。

在本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法中，电压下垂控制器采用电压下垂控制模型控制对应的电压控制换流站时，控制策略可以采用如图3示出的控制策略进行，其中，电压下垂控制模型可以为：

其中，u_ref,i为第i个电压控制换流站的直流电压参考值；α_i为第i个电压控制换流站的下垂系数；P_s,i为第i个电压控制换流站注入柔性直流电网的直流输电网的功率。

为了验证本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法的有效性，请参阅图4，以柔性直流电网10中包括三个电压控制换流站14(分别为VSC-S1、VSC-S2和VSC-S3)、两个功率控制换流站15(分别为VSC-P1和VSC-P2)为例进行说明，且各换流站均采用考虑换流站功率损耗的平均值模型，其中，三个电压控制换流站14分别通过对应的松弛节点12接入直流输电网11，且松弛节点12均不接入新能源发电系统，两个功率控制换流站15分别通过对应的新能源独立接入节点13接入直流输电网11，每个功率控制换流站15对应连接一个新能源发电系统，即直流输电网11中接入两个新能源发电系统，两个新能源发电系统分别通过对应的功率控制换流站15接入直流输电网11中，柔性直流电网10运行时的电压最大值u_max取440kV，柔性直流电网10运行时的电压最小值u_min取360kV，柔性直流电网10中各条直流线路的直流电流的最大允许值取2kA，各电压控制换流站14的有功功率的最大允许值取500MW；柔性直流电网10控制系统包括三个电压下垂控制器20和两个功率控制器30，每个电压下垂控制器20与对应的电压控制换流站14连接，并采用电压下垂控制模型对对应的电压控制换流站14进行控制，每个功率控制器30与对应的功率控制换流站15连接，并采用最大功率模型对对应的功率控制换流站15进行控制，电压下垂控制器20对电压控制换流站14的控制可以采用PSCAD/EMTDC仿真系统来实现，PSCAD/EMTDC仿真系统的仿真步长设置为200μs；柔性直流电网10控制系统还包括上层优化协调控制器40，上层优化协调控制器40分别与柔性直流电网10、各电压下垂控制器20和各功率控制器30连接，上层优化协调控制器40的优化控制可以通过Matlab编程实现，上层优化协调控制器40的优化控制周期为10s。

利用上述柔性直流电网控制方法对柔性直流电网10进行控制，请参阅图5至图8，可得出如下结论：

在T<10s时间段内，设定两个新能源发电系统分别注入直流输电网11的功率P_p,j均为300MW，也可以理解为功率控制换流站15(VSC-P1和VSC-P2)分别注入直流输电网11的功率均为300MW，而且，在此时间段内，电压下垂控制器20采用电压下垂控制模型对对应的电压控制换流站14进行控制，功率控制器30采用最大功率模型对对应的功率控制换流站15进行控制，上层优化协调控制器40不采用本发明实施例提供的柔性直流电网10控制方法进行优化协调控制，各电压控制换流站14的直流电压设定值均设定为400kV，各电压控制换流站14的下垂系数α_i均设定为0.1kV/MW。从图7可以看出，柔性直流电网10的总损耗P_loss,total为6.09MW，从图8可以看出，第1个电压控制换流站VSC-S1注入直流输电网11的功率P_s,1为206MW，第2个电压控制换流站VSC-S2注入直流输电网11的功率P_s,2为188.3MW，第3个电压控制换流站VSC-S3注入直流输电网11的功率P_s,3为202.3MW。

在T＝10s～20s时间段内，在T＝10s时刻上层优化协调控制器40启动优化控制策略，即在T＝10s时刻上层优化协调控制器40开始采用本发明实施例提供的柔性直流电网10控制方法对柔性直流电网10进行控制，其中，设定第1个电压控制换流站VSC-S1的期望输出功率与第2个电压控制换流站VSC-S2的期望输出功率之间的比值K_s,12为1，设定第1个电压控制换流站VSC-S1的期望输出功率与第3个电压控制换流站VSC-S3的期望输出功率之间的比值K_s,13为1，设定第2个电压控制换流站VSC-S2的期望输出功率与第3个电压控制换流站VSC-S3的期望输出功率之间的比值K_s,23为1，且在后续的每个优化控制周期内均对K_s,12、K_s,13和K_s,23执行一次优化，假定在本次优化控制周期内各新能源发电系统产生的功率扰动ΔP_p,j均为0，即ΔP_p,1＝ΔP_p,2＝0。从图7可以看出，在T＝10s～20s时间段内，经上层优化协调控制器40采用本发明实施例提供的柔性直流电网10控制方法对柔性直流电网10进行优化协调控制后，柔性直流电网10的总损耗降低至5.9MW，从图8可以看出，各电压控制换流站14(VSC-S1、VSC-S2和VSC-S3)实现均流控制，注入直流输电网11的功率P_s,i均为198.94MW。

在T＝20s～30s时间段内，假定在本次优化控制周期内各新能源发电系统产生的功率扰动ΔP_p,j均为200MW，即ΔP_p,1＝ΔP_p,2＝200MW。从图5可以看出，各电压控制换流站14(VSC-S1、VSC-S2和VSC-S3)的直流电压设定值降低，且柔性直流电网10的直流电压上限u_max,set从440kV减小至432.6kV，柔性直流电网10的总损耗P_loss,total从5.9MW增大至6.01MW。为验证上述柔性直流电网10控制方法的鲁棒性，在T＝24s时刻，假设各新能源发电系统分别注入直流输电网11的功率P_p,j均增加至400MW，即各功率控制换流站15(VSC-P1和VSC-P2)分别注入直流输电网11的功率均增加至400MW，从图6可以看出，柔性直流电网10的直流输电网11中各节点的实际直流电压均未越过柔性直流电网10运行时的电压最大值u_max。

在T＝30s～40s时间段内，假定在本次优化控制周期内各新能源发电系统产生的功率扰动ΔP_p,j均为200MW，即ΔP_p,1＝ΔP_p,2＝200MW。从图5可以看出，各电压控制换流站14(VSC-S1、VSC-S2和VSC-S3)的直流电压设定值继续降低，且柔性直流电网10的直流电压上限u_max,set变化为432.7kV。在T＝35s时刻，假设各新能源发电系统分别注入直流输电网11的功率P_p,j均变化为450MW，即各功率控制换流站15(VSC-P1和VSC-P2)分别注入直流输电网11的功率均变化为450MW。从图6可以看出，柔性直流电网10的直流输电网11中各节点中，第5个节点的实际直流电压u_dc,5最大，为436.3kV，但各节点的实际直流电压均未越过柔性直流电网10运行时的电压最大值u_max，其中，u_max＝440kV。

根据上述分析可知，采用本发明实施例提供的柔性直流电网控制方法对柔性直流电网10进行控制时，可以使柔性直流电网10安全运行和稳定运行，且调整灵活性较高。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种柔性直流电网控制方法，其特征在于，包括：

步骤S500、判断节点电压是否满足：并根据判断结果，更新第k次优化计算时所述柔性直流电网的直流电压上限u_max,set(k)；其中，u_max为所述柔性直流电网运行时的电压最大值，u_min为所述柔性直流电网运行时的电压最小值；

2.根据权利要求1所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，在所述步骤S100中，

3.根据权利要求1所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述柔性直流电网运行优化模型为：

目标函数：

minP_loss,total＝P_loss,lines+P_loss,VSCs

约束条件：

u_min≤u_dc,x≤u_max,set；x＝1,...,N

u_max,set≤u_max

|I_dc,y|≤I_max,y；y＝1,...,L_s

|P_s,i|≤P_max,i；i＝1,...,M

其中，P_loss,total为所述柔性直流电网的总损耗；P_loss,lines为所述柔性直流电网中直流线路损耗；P_loss,VSCs为所述柔性直流电网中所有所述电压控制换流站的总损耗；P_s,i为第i个电压控制换流站注入所述柔性直流电网的直流输电网的功率；P_p,j为第j个新能源发电系统注入所述直流输电网的功率；u_dc,i为第i个松弛节点的实际直流电压；α_i为第i个电压控制换流站的下垂系数，P_VSCloss,i为第i个电压控制换流站的功率损耗，I_L,i为第i个电压控制换流站内的交流线的电流有效值，p₀、u₀和r₀均为常数，且p₀＝0.2MW，u₀＝0.9kV，r₀＝0.8Ω，G_ix为所述柔性直流电网中节点i至节点x的总电导，u_dc,x为第x个节点的实际直流电压，P_p,i为通过第i个松弛节点接入所述直流输电网的新能源发电系统注入所述直流输电网的功率，P_p,t为通过第t个功率节点接入所述直流输电网的新能源发电系统注入所述直流输电网的功率，u_dc,t为第t个功率节点的实际直流电压，G_tx为所述柔性直流电网中节点t至节点x的总电导，I_dc,y为所述柔性直流电网中第y条直流线路的直流电流，I_max,y为所述柔性直流电网中第y条直流线路的直流电流的最大允许值，P_max,i为第i个电压控制换流站的有功功率的最大允许值，K_s,ia为第i个电压控制换流站的期望输出功率与第a个电压控制换流站的期望输出功率之间的比值，α_a为第a个电压控制换流站的下垂系数，L_s为直流电网里边的直流线路数。

4.根据权利要求1所述柔性直流电网控制方法，其特征在于，在步骤S500中，

判断为是，当k＝1时，令u_lower(1)＝u_max,set(0)，u_upper(1)＝u_upper(0)，u_upper(0)∈(u_max,set(0),u_max)，当k≥2时，令u_lower(k)＝u_max,set(k-1)，u_upper(k)＝u_upper(k-1)，u_upper(k-1)∈(u_max,set(k-1),u_upper(k-2))，

判断为否，当k＝1时，令u_lower(1)＝u_lower(0)，u_upper(1)＝u_max,set(0)，u_lower(0)∈(u_min,u_max,set(0))，当k≥2时，令u_lower(k)＝u_lower(k-1)，u_upper(k)＝u_max,set(k-1)，u_lower(k-1)∈(u_lower(k-2),u_max,set(k-1))，

其中，u_lower(1)为第1次优化计算时柔性直流电网的直流电压低限值；u_upper(1)为第1次优化计算时柔性直流电网的直流电压低限值；u_max,set(1)为第1次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；u_lower(k)为第k次优化计算时柔性直流电网的直流电压低限值；u_upper(k)为第k次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压高限值；u_max,set(k)为第k次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；u_upper(k-1)为第k-1次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压高限值；u_lower(k-1)为第k-1次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压低限值；u_max,set(k-1)为第k-1次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限；u_lower(k-2)为第k-2次优化计算时设定的柔性直流电网的直流电压低限值；u_max,set(k-2)为第k-2次优化计算时柔性直流电网的直流电压上限。

5.根据权利要求1所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述步骤S600中，预设电压阈值ε＝0.001kV。

6.根据权利要求1所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述电压下垂控制模型为：

其中，u_ref,i为第i个电压控制换流站的直流电压参考值；α_i为第i个电压控制换流站的下垂系数；P_s,i为第i个电压控制换流站注入所述柔性直流电网的直流输电网的功率。