含大规模新能源接入的交直流输电系统数字孪生平台架构设计*

doi:10.11985/2022.03.026

电气工程学报 ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (3): 219-226.doi: 10.11985/2022.03.026

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含大规模新能源接入的交直流输电系统数字孪生平台架构设计^*

周敬森¹(), 魏金萧²(), 谢刚文¹, 冉立², 张友强¹, 胡嘉渝²

1.国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆 401120
2.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆 400044

收稿日期:2021-02-01 修回日期:2022-04-13 出版日期:2022-09-25 发布日期:2022-10-28
通讯作者: 魏金萧 E-mail:zhoujingsen@whu.edu.cn;weijinxiao@cqu.edu.com
作者简介:周敬森,男,1989年生,博士,工程师。主要研究方向为电力系统分析、柔性直流输电、数字孪生。E-mail： zhoujingsen@whu.edu.cn
基金资助:
*重庆市自然科学基金博士后科学基金(cstc2019jcyj-bshX0082);国家自然科学基金(5171101176);国家重点研发计划(2018YFB0905800)

Architecture Design of Digital Twin Platform for AC & DC Transmission System with Large Scale New Energy

ZHOU Jingsen¹(), WEI Jinxiao²(), XIE Gangwen¹, RAN Li², ZHANG Youqiang¹, HU Jiayu²

1. State Grid Chongqing Electric Power Company Research Institute, Chongqing 401120
2. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology, Chongqing University, Chongqing 400044

Received:2021-02-01 Revised:2022-04-13 Online:2022-09-25 Published:2022-10-28
Contact: WEI Jinxiao E-mail:zhoujingsen@whu.edu.cn;weijinxiao@cqu.edu.com

摘要/Abstract

摘要：

随着电力电子器件的发展及技术的进步,越来越多的大功率电力电子设备被应用于电力系统柔性直流输电中,以提升电网稳定性和新能源接纳能力,渝鄂柔性直流背靠背联网工程是这一技术的典型应用。但是,由于直流环节和新能源发电过程含有大量的电力电子开关器件和功率模块,为含大规模新能源接入的交直流混合仿真系统分析带来了较大困难。基于数字孪生的概念,将MMC子模块等效为电源与其导通电阻的串联。针对渝东北地区交直流混合电网的具体参数和网络结构,考虑近期该区域新能源规划,在分析、预测负荷、新能源出力的基础上,初步建立了一整套含大规模新能源接入的交直流输电系统数字孪生平台,并将平台运行结果与实际运行状态相比较,证明了所提分析架构的实用性和有效性。

关键词: 交直流输电, 数字孪生, MMC-HVDC, 风电场, 架构设计

Abstract:

With the development of power electronic devices and the progress of technology, more and more high-power power electronic devices are used in power system flexible DC transmission, in order to improve the stability of power grid and the ability to accept new energy. Chongqing Hubei flexible DC back-to-back interconnection project is a typical application of this technology. However, due to the DC link and the new energy generation process contain a large number of power electronic switching devices and power modules, it brings great difficulties to the analysis of AC-DC hybrid simulation system with large-scale new energy access. Based on the concept of digital twin, MMC sub module switch device is equivalent to its turn on and turn off resistance. According to the specific parameters and network structure of AC & DC hybrid power grid in Northeast Chongqing, considering the recent wind power planning in the region, based on the analysis and prediction of load and wind power output, a set of digital twin platform of AC & DC transmission system with large-scale wind power access is established and the platform running results are compared with the actual results, which proves the effectiveness of the analysis architecture proposed in this paper.

Key words: AC ＆ DC system, digital twin, MMC-HVDC, wind farm, architecture design

中图分类号:

TM743

周敬森, 魏金萧, 谢刚文, 冉立, 张友强, 胡嘉渝. 含大规模新能源接入的交直流输电系统数字孪生平台架构设计^*[J]. 电气工程学报, 2022, 17(3): 219-226.

ZHOU Jingsen, WEI Jinxiao, XIE Gangwen, RAN Li, ZHANG Youqiang, HU Jiayu. Architecture Design of Digital Twin Platform for AC & DC Transmission System with Large Scale New Energy[J]. Journal of Electrical Engineering, 2022, 17(3): 219-226.

图/表 19

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参考文献 16

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参数	数值
x_c	4.615 88
A	89.725 83
ω	4.154 42

参数	数值
x_c	9.712 13
A	40.496 56
ω	1.565 52

参数	数值
参数	重庆侧换流站	湖北侧换流站
正常运行电压/kV	525	525
正常持续运行电压范围/kV	500~550	500~550
额定频率/Hz	50	50
最大三相短路电流/kA	15	41.5

参数	数值
参数	重庆侧换流站	湖北侧换流站
单桥臂功率模块数	367	367
电容值/μF	8 000	8 000
启动电阻/Ω	6 000	6 000
桥臂电抗器/mH	140	140

含大规模新能源接入的交直流输电系统数字孪生平台架构设计^*

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