本發(fā)明涉及直流輸電，尤其涉及一種e-hcc換流站、e-statcom容量配置方法、存儲介質(zhì)及設備。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、一座典型的lcc換流站主要包括換流變壓器、換流閥、交流濾波器與開關(guān)、無功補償設備、直流濾波器與開關(guān)、接地極等設備及配套的控制保護系統(tǒng)，隨著新能源開發(fā)規(guī)模的擴大，部分換流站還增設了儲能設備以應對大規(guī)模新能源接入的需求。lcc換流站組成如圖1、圖2所示。一座lcc換流站中，交流開關(guān)場是換流站占地面積最大的區(qū)域之一，通常交流濾波器占地面積達到整個換流站占地面積的50％左右，設備成本占換流站總成本的10％。lcc方案具有輸送容量大、成本低等優(yōu)點，但存在兩個較為關(guān)鍵的問題，一是運行中存在換相失敗，二是不具備慣量支撐能力。

3、針對lcc存在的換相失敗問題，國網(wǎng)經(jīng)研院提出了多源自適應換相換流器(slcc)方案，該方案在受端換流站的換流變閥側(cè)母線接入statcom設備，降低受端交流系統(tǒng)的等效阻抗，為換流閥提供額外的換相電壓支撐；同時，statcom采用apf控制策略實現(xiàn)交流濾波，有效降低了注入換流變的諧波含量。slcc方案的問題是，該方案采用提供額外換相電壓的方法降低換相失敗的概率，但在嚴重故障的情況下不能可靠解決換相失敗問題；此外，該方案利用statcom提供無功補償，由于換流變漏抗較大，其對受端電網(wǎng)的無功補償能力有限；另外，該方案完全采用statcom實現(xiàn)無功補償和有源濾波，由于電力電子設備的容量有限，這種方案不易在特高壓工程中應用。

4、針對lcc存在的換相失敗問題，清華大學提出的混合換相換流器(hcc)方案將lcc換流閥中的晶閘管替換為igct，能夠?qū)崿F(xiàn)閥的主動關(guān)斷，利用強迫關(guān)斷能力實現(xiàn)閥段間的可靠換流，徹底解決換相失敗問題，保障直流工程的安全穩(wěn)定運行。hcc方案能夠減小換流閥的熄弧角，相比傳統(tǒng)lcc設備降低了對電網(wǎng)的無功需求；但其需要的無功容量依然維持在額定容量30％左右的水平；且該方案對受端電網(wǎng)的有功支撐需要依靠換流站過負荷運行實現(xiàn)，無功支撐需要依靠站用無功補償設備實現(xiàn)，對電網(wǎng)的支撐能力有限。hcc方案的基本運行原理仍與lcc類似，在運行時無功需求較大，對受端電網(wǎng)的穩(wěn)定能力要求較高，限制了該技術(shù)的應用場景。

5、針對上述缺陷，本發(fā)明作出了改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種e-hcc換流站、e-statcom容量配置方法、存儲介質(zhì)及設備，e-hcc換流站在換流變壓器的交流電網(wǎng)側(cè)接入e-statcom，減小了換流站對受端系統(tǒng)的無功需求，并能夠為受端系統(tǒng)提供電壓、頻率支撐，拓展了常規(guī)直流輸電技術(shù)的應用場景。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種e-hcc換流站，包括換流變壓器、hcc換流閥和e-statcom，所述換流變壓器的換流閥側(cè)連接所述hcc換流閥，所述換流變壓器的交流電網(wǎng)側(cè)接入所述e-statcom。

4、進一步地，

5、所述e-statcom利用升壓變壓器接入所述換流變壓器的交流電網(wǎng)側(cè)。

6、進一步地，

7、所述換流變壓器的交流電網(wǎng)側(cè)電壓等級為500kv，換流變壓器的換流閥側(cè)電壓等級為100kv；

8、所述e-statcom為35kv儲能設備，并利用所述升壓變壓器接入受端交流電網(wǎng)。

9、進一步地，

10、所述e-statcom包括多個串聯(lián)的sm儲能單元，所述sm儲能單元包括h橋功率模塊和超級電容，所述超級電容通過所述h橋功率模塊構(gòu)成儲能設備。

11、第二方面，還提供了一種e-statcom容量配置方法，應用于前述的e-hcc換流站，所述方法包括：

12、根據(jù)hcc換流閥的無功需求以及受端交流電網(wǎng)的有功無功需求確定e-statcom的容量，所述e-statcom的容量包括有功容量和無功容量。

13、進一步地，

14、確定所述e-statcom的無功容量包括：

15、計算e-hcc換流站的總?cè)菪詿o功容量qtotal；

16、計算e-hcc換流站的總感性無功容量qr；

17、比較所述總?cè)菪詿o功容量qtotal與所述總感性無功容量qr的大小，并將兩者中的較大者作為所述e-statcom的無功容量。

18、進一步地，

19、所述總?cè)菪詿o功容量qtotal滿足：

20、

21、其中：

22、qtotal表示e-hcc換流站交流母線正常運行電壓下，e-statcom所能提供的總的無功；qac表示在決定無功供給設備容量時所假設的交流系統(tǒng)無功需求；

23、qdc表示在決定無功供給設備時所假設的直流換流設備的無功需求；

24、m表示備用系數(shù)；

25、k1表示相應的電壓修正系數(shù)。

26、進一步地，

27、所述總感性無功容量qr滿足：

28、

29、其中：

30、qr表示e-hcc換流站交流母線正常運行電壓下，e-statcom所能吸收的總無功；

31、qacmax表示計算無功吸收設備時，允許從換流站流進交流系統(tǒng)的最大無功；

32、qfmin表示e-hcc換流站交流母線正常運行電壓下，其它設備運行產(chǎn)生的無功；

33、qdc表示在決定無功供給設備時所假設的直流換流設備的無功需求；

34、k2表示相應的電壓修正系數(shù)。

35、進一步地，

36、確定所述e-statcom的有功容量包括：

37、計算所述e-statcom的虛擬慣量，并根據(jù)一次調(diào)頻的響應時間來確定所述e-statcom的輸出功率；

38、根據(jù)所述e-statcom的輸出功率確定所述e-statcom的有功容量。

39、進一步地，

40、所述計算所述e-statcom的虛擬慣量，包括：

41、根據(jù)系統(tǒng)的最大頻率變化率與最大頻率偏差確定系統(tǒng)的最低慣量需求；

42、利用系統(tǒng)的最低慣量需求減去系統(tǒng)內(nèi)所有常規(guī)機組的慣量即得到所述e-statcom需要具備的虛擬慣量。

43、進一步地，

44、所述根據(jù)系統(tǒng)的最大頻率變化率與最大頻率偏差確定系統(tǒng)的最低慣量需求，包括：

45、根據(jù)系統(tǒng)的最大頻率變化率，系統(tǒng)的最低慣量需求為：

46、

47、根據(jù)系統(tǒng)的最大頻率偏差，系統(tǒng)的最低慣量需求為：

48、

49、其中，esys為系統(tǒng)等效慣量的能量形式，單位為mw·s；

50、fn為系統(tǒng)額定頻率；

51、rocofmax為系統(tǒng)要求的最大頻率變化率；

52、δploss為系統(tǒng)不平衡有功功率；

53、rn為快速響應一次調(diào)頻設備的最大輸出功率；

54、rg為響應速度較慢的同步機一次調(diào)頻的最大輸出功率；

55、ts與tg分別為快速響應一次調(diào)頻設備與響應速度較慢的同步機達到最大輸出功率的響應時間；

56、δfmax為系統(tǒng)允許的最大頻率偏差；

57、根據(jù)上述系統(tǒng)的最低慣量需求的兩個不等式可以得到系統(tǒng)最低慣量需求的約束，進而確定系統(tǒng)的最低慣量需求。

58、進一步地，

59、系統(tǒng)的頻率變化滿足下列公式：

60、

61、其中，esys為系統(tǒng)等效慣量的能量形式，單位為mw·s；

62、fn和δf(t)分別為系統(tǒng)額定頻率和系統(tǒng)頻率偏差；

63、t為時間；d為阻尼系數(shù)；pl為系統(tǒng)負荷水平；

64、δpg(t)為機組一次調(diào)頻響應功率；

65、δploss為系統(tǒng)不平衡有功功率。

66、進一步地，

67、所述e-statcom的輸出功率為ee-statcom/ts，其中，ee-statcom表示所述e-statcom需要具備的虛擬慣量，ts為快速響應一次調(diào)頻設備達到最大輸出功率的響應時間。

68、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有一個或者多個程序，當該一個或者多個程序被執(zhí)行時，可以實現(xiàn)前述的e-statcom容量配置方法。

69、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種電子設備，包括處理器、通信接口、如前所述的計算機可讀存儲介質(zhì)和通信總線；其中，處理器、通信接口、計算機可讀存儲介質(zhì)通過通信總線相互間的通信；所述處理器用于執(zhí)行計算機可讀存儲介質(zhì)中所存儲的程序。

70、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果為：

71、1.提出了一種具有有無功支撐能力的新型混合換相換流器技術(shù)(enhanced?hcc，e-hcc)，利用e-statcom實現(xiàn)交流濾波、無功補償與有功補償，在hcc的基礎上實現(xiàn)對受端電網(wǎng)的慣量支撐，提升受端電網(wǎng)的穩(wěn)定性，并替換傳統(tǒng)的交流濾波與無功補償設備，實現(xiàn)集成化交流開關(guān)場，同時減小了換流站對受端電網(wǎng)的無功需求，并能夠為受端電網(wǎng)提供電壓、頻率支撐，拓展了常規(guī)直流輸電技術(shù)的應用場景；

72、2.提供了一種主動支撐型statcom(即e-statcom)的容量配置方法，通過同時考慮換流閥的無功需求以及受端電網(wǎng)的有功無功需求來確定e-statcom的容量，并分別給出了無功容量和有功容量的配置方法。

73、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

74、下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。