适用于远海风能并网的多端直流系统扰动建模及协同频率控制技术

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51807150
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    李宇骏
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    E0704.电力系统与综合能源
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Voltage source converter based HVDC (VSC-HVDC) system is widely applied into offshore wind energy integration. With more offshore wind power integration via multi-terminal DC (MTDC) grid, it brings big challenges to the power system frequency stability. For instance, it lacks of the dynamic modeling of MTDC grid and the stability criteria. It lacks of the cooperative control to improve the power system frequency stability. Therefore, research on the dynamic modeling of multi-terminal DC grid and enhancing the power system frequency stability based on the fast power regulation of wind turbine and VSC-HVDC system has propounding theoretical value and industrial application potential. Firstly, this project aims to build the dynamic model of MTDC grid using linear control theory, and the stability criteria based on the DC voltage droop control. Furthermore, through the power coupling mechanism analysis of each DC terminal, this project constitutes the coupling matrix between the control variables of DC system and the DC terminal power. Based on the matrix transformation, an additional DC power decoupling control method is proposed to improve the onshore AC grid frequency stability. Lastly, based on the dynamic model of multi-terminal DC grid, the frequency support stability of wind turbines is evaluated. A communication-free cooperative control scheme of offshore wind farms and multi-terminal DC grid is proposed to improve the onshore AC grid frequency stability. This is achieved by detecting the DC voltage variation of offshore wind farm, and constituting the channel between rotor kinetic energy of wind turbine and onshore grid disturbances.
基于电压源型的柔性直流输电系统（VSC-HVDC）在远海风能馈入中广泛应用。未来远海风能经多端柔直馈入的同时，给岸上电网频率稳定带来一系列挑战：缺乏有效的多端直流扰动模型及稳定判据；缺乏改善电网频率的控制措施。因此，研究适用于多端直流的扰动分析模型，并利用远海风机和VSC-HVDC的快速功率调节特性增强电网频率稳定，具有深远的理论意义和工程实用价值。首先，本项目拟借助线性控制理论建立多端直流的扰动模型；给出电压下垂控制下，多端直流系统的稳定运行判据。其次，通过对多端直流各端口功率耦合机理分析，构建直流控制变量与直流端口功率间的关联耦合矩阵；通过矩阵变换，给出改善岸上电网频率的直流附加功率解耦控制方法。最后，基于多端直流扰动模型，考查海上风场提供功率支撑的能力；通过对海上风场引入直流电压反馈，沟通风机转子动能与岸上电网扰动间通道；给出不依赖通信，改善岸上电网频率的海上风场与多端直流协同控制。

结项摘要

在双碳目标及大力发展海上风能的背景下，如何保障新型电力系统的安全可靠是保障民生和国家安全的重要问题。新型电力系统的显著特征是低惯量和弱抗扰性，因此，面对各种故障（外来冲击，海啸，飓风等），如何在故障后提供支撑，保障受扰区域快速供电成为一重大问题。.本项目首先构建了远海风能通过多端柔性直流送出系统的数学模型，然后通过线性分析理论，提出了保证系统稳定的解析判据，建立了稳定性与各控制器参数间的解析关系，对保障系统稳定运行和增强系统稳定边界有重要理论价值。.其次提出了一种提升多直流弱馈入系统频率稳定性的直流端口功率解耦控制方法。所提方法解决了传统“下垂”控制下，各端口功率相互耦合，控制效果差的弊端。该方法实现了对各端口功率独立控制，尤其对孤岛系统快速供电，提升其频率稳定性，及孤岛系统黑启动有重要理论和工程实用价值。.最后提出了一种利用海上风能转子动能和多端柔性直流系统有功分配特性协同为弱馈入（低惯量）交流系统提供频率支撑的控制策略。所提策略不仅有效利用各独立交流系统的调频资源，而且可充分利用风力机组调频能力，有效提升受扰交流系统稳定性。这一些列研究成果可为未来新型电力系统的实践提供指导。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（3）
Stabilizing Condition of Grid-Connected VSC as Affected by Phase Lock Loop (PLL)
锁相环（PLL）对并网VSC稳定情况的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Power Delivery
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Yujun Li;Zhengchun Du
  • 通讯作者：
    Zhengchun Du
Novel MTDC droop scheme with decoupled power control for enhancing frequency stabilities of weak AC systems
具有解耦功率控制的新型 MTDC 下垂方案，可增强弱交流系统的频率稳定性
  • DOI：
    10.1049/iet-rpg.2019.1503
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    IET Renewable Power Generation
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Yujun Li;Sining Liu;Jiebei Zhu;Xiaotian Yuan;Zhao Xu;Ke Jia
  • 通讯作者：
    Ke Jia
DC Fault Analysis Models of Three Converter Topologies Considering Control Effects
考虑控制效应的三种变流器拓扑直流故障分析模型
  • DOI：
    10.1109/tie.2019.2956376
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Yujun Li;Jiapeng Li;Guihong Wu;Liansong Xiong;Ke Jia;Zhao Xu
  • 通讯作者：
    Zhao Xu
DC Fault Detection in MTDC Systems Based on Transient High-frequency of Current
基于电流瞬态高频的多端直流系统直流故障检测
  • DOI：
    10.1109/tpwrd.2018.2882431
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Power Delivery
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Yujun Li;Lei Wu;Jiapeng Li;Liansong Xiong;Xian Zhang;Guobing Song;Zhao Xu
  • 通讯作者：
    Zhao Xu
DC Fault Detection in Meshed MTDC Systems Based on Transient Average Value of Current
基于电流暂态平均值的网状 MTdc 系统直流故障检测
  • DOI：
    10.1109/tie.2019.2907499
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Yujun Li;Jiapeng Li;Liansong Xiong;Xian Zhang;Zhao Xu
  • 通讯作者：
    Zhao Xu

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其他文献

远海风能集中接入的多端直流系统直流故障分析与故障检测方法
  • DOI：
    10.16081/j.epae.202008023
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    电力自动化设备
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李佳朋;李宇骏;袁枭添;贾科;宋国兵
  • 通讯作者：
    宋国兵

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考虑控制器限幅约束的VSC并网系统同步稳定性
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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