具有弱电网稳定与电网调节功能的新型MMC电池储能换流器

The applicant plans to do research on a novel MMC battery energy storage system with the function of weak grid stabilizer and ancillary grid control. The proposed topology can realize both MMC transmission and power generation function, without increasing the circuit cost and loss. The applicant also plans to do research on the control strategy of the proposed MMC battery energy storage system, make the topology has the steady and transient behavior of synchronous generator features, so as to realize the quasi synchronous operation of wind farm, the steady state and transient power regulation, independent participation with damping inertia response and frequency. Base on the MMC battery energy storage system research, solve the issues of high end cooperative proportion of wind power grid problems. It has a broad application prospect and great practical significance to promote the development and utilization of large-scale wind turbine.

本项目计划研究一种具有弱电网稳定控制及电网调节功能的新型MMC电池储能换流器，该换流器结合MMC换流器优势和储能功能，既能实现MMC输电与并网发电功能，也能实现电池储能功能，且不增加过多的电路成本和损耗；同时研究MMC储能换流器控制方法，使换流器从稳态和暂态行为上模拟同步发电机特征，从而实现风电场拟同步运行，稳态上自主参与电网调节、暂态上具备惯量响应及频率阻尼特性。本课题基于新型MMC电池储能换流器，研究从风电场MMC-HVDC并网系统电源端协同电力系统解决高比例风电并网问题，对促进风电大规模高效开发与利用具有广阔应用前景和重大现实意义。

本项目面向MMC-HVDC海上风电场高渗透率电网接入在电网稳定、电能质量以及故障保护技术等方面存在的技术挑战，同时兼顾降低系统成本需求，提出了一种兼具储能功能的海上风电场侧MMC换流器新方案：把储能电池直接集成在风电场侧MMC换流器部分子模块中，通过合理设计储能电池端口电压等级以及换流器调制策略，使换流器在完成风电场柔性直流输电功能的同时，还实现部分储能功能，有利于实现风电场虚拟惯量控制，增加系统阻尼，提高风电接入系统的频率稳定性。.经过课题组四年研究，完成了研究目标，建立了兼具储能功能MMC-HVDC海上风电场侧MMC换流器设计、控制与调制策略、分析与计算方法；掌握了兼具储能功能的MMC-HVDC海上风电场侧MMC换流器拓扑在直流侧发生短路故障时直流故障电流的阻断控制方法；建立了MMC-HVDC海上直流风电场侧储能型MMC换流器与风电机组协同运行控制方法；掌握了具有自主惯量、阻尼注入特点的换流器电压源控制方法，使换流器具备电网辅助调节能力。.课题组基于该项目的研究成果，发表17篇IEEE会刊论文和中文一级期刊论文，获得两项省部级科技奖励，圆满完成课题研究任务。