基于PSCAD的光伏-火电打捆直流送出系统建模与扰动特性仿真研究

基于PSCAD的光伏-火电打捆直流送出系统建模与扰动特性仿真研究

摘要

随着我国“双碳”目标的深入推进，以光伏为代表的新能源发电装机规模持续快速增长。然而，光伏发电具有间歇性和波动性特征，大规模并网对电力系统的安全稳定运行提出了严峻挑战。将光伏与火电打捆经高压直流输电（HVDC）外送，能够充分发挥火电机组的调节能力平抑新能源波动，是解决新能源消纳问题的有效技术路径。本文基于PSCAD/EMTDC 4.6.2电磁暂态仿真平台，构建了包含300MW光伏电站、700MW火电机组和1000MW LCC-HVDC直流输电系统的光火打捆直流送出仿真模型。完成了系统稳态运行仿真、光伏不同出力扰动仿真（辐照度突增和突减）以及直流功率阶跃扰动仿真（±5%、±10%），通过波形分析揭示了光-火-直多源耦合系统的动态响应特性，验证了火电机组对光伏波动的平抑作用和直流控制系统的快速调节能力。

一、引言

1.1 研究背景与意义

我国能源资源与负荷中心呈逆向分布特征——大型清洁能源基地集中在西部和北部地区，而电力负荷中心主要位于东部沿海。跨区域大规模电力输送成为必然选择。高压直流输电（HVDC）具有输电容量大、损耗低、无同步稳定性问题等优势，在远距离大容量输电中得到了广泛应用。

光火打捆直流送出系统是指将光伏电站与火电机组在送端交流母线汇集后，经HVDC系统统一输送至受端电网的电力外送模式。这一模式的优势在于：火电机组具有良好的调节能力，可以对光伏出力的波动进行快速补偿，从而提升直流输送功率的平稳性；同时，常规火电机组为送端交流系统提供惯量和电压支撑