2026含新能源接入的多端柔直系统电网支撑型控制策略研究
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多端柔直电网支撑技术取得突破：主动控制策略助力新能源高效消纳
近年来，随着大规模新能源基地加速接入电网，多端柔性直流输电系统成为解决新能源并网与远距离输电的关键技术。然而，传统柔直换流器的构网型控制策略多基于单一控制目标设计，不同目标下的控制结构差异大，难以统一，导致实际工程应用中频繁切换控制模式时面临挑战。针对这一痛点，一项关于“含新能源接入的多端柔直系统电网支撑型控制策略”的研究取得重要进展，提出了一套归一化、多维度的主动支撑控制方案，并通过全电磁暂态仿真与工程试验验证了其有效性。
归一化控制架构：解耦直流侧实现多目标协同
研究的核心创新在于引入共模插入指数 \(N_{\mathrm{com}}\) 这一控制自由度，将MMC换流器子模块电容电压与直流电压解耦。在统一的控制架构下，可同时实现直流电压、有功功率以及子模块能量（即输出频率）三个维度的灵活控制。通过设置不同维度的控制系数（\(K_{dc}\)、\(K_p\)、\(K_w\)），该架构既能降维为单目标控制（如联网定有功、定直流电压，孤岛定频率），也能构建双目标下垂控制（如有功-频率下垂、直流电压-频率下垂），甚至保留三目标下垂控制，具备多种下垂特性，极大增强了控制策略的适应性和工程可操作性。
在交流侧，类似的多目标控制模块支持联网下的无功控制、无功-电压下垂控制以及孤岛下的定电压控制，实现了交直流两侧的协同支撑。
联网与孤岛下的主动频率支撑能力
针对联网场景，研究采用 \(P-f\) 下垂控制。当受端电网（如舟山本地电网）因负荷突增频率下降时，换流站能自发增加输出有功或减少输入有功，从大电网（如浙江或上海）调拨功率支撑频率稳定。
针对孤岛场景，研究提出 \(U_{dc}-f\) 下垂控制。电网频率变化后，各受端交流电网频率变化的加权和将体现在直流电压变化上，孤岛换流器可从直流电压中提取频率变化，并映射到风电场频率中，从而调用风机惯量支撑交流电网。这种“频率镜像”机制有效解决了新能源孤岛系统惯量缺失的问题。
灵活的控制方案应用示例
研究以舟山六端柔直系统为对象，给出了多种实用控制方案。例如，单点直流电压（主从）控制中，主站定直流电压，从站定功率，孤岛站定频率；在主从控制下实现联网-孤岛平滑转换时，仅需将转换站的 \(K_p\) 逐渐降为零、\(K_w\) 逐渐升至额定值，无需切换控制模式即可实现无缝过渡。此外，多点直流电压（下垂）控制允许多个换流站共同参与直流电压调节，结合三维度控制可在多点电压调节基础上实现联网功率互济与频率镜像。
全电磁暂态仿真验证多种复杂工况
研究在PSCAD中建立了舟山六端交直流混联系统，包含6个换流站、多个交流变电站以及风电场（100MW和250MW）、光伏电站（100MW和480MW）。通过五种典型仿真工况，全面验证了所提控制策略的性能：
1. 本地负荷骤增：采用主从控制+频率响应，连接大电网的换流站自动减少输出功率，将功率转移至频率下降的换流站，成功支撑本地频率。
2. 联网转孤岛与潮流反转：断路器断开后，新能源厂站功率全部由孤岛换流站对外输出，暂态波动幅值可控且快速恢复稳态。
3. 主从控制角色切换：主站与从站的控制模式平滑互换，其他换流站有功功率几乎不受影响。
4. 交流侧三相接地故障：故障期间换流站有功降为零，全部容量输出无功电流主动支撑电网电压，故障后快速恢复。
5. 直流线路故障：故障点所在换流站转入STATCOM运行，各电气量波动在允许范围内并逐渐稳定。
工程化控保策略试验成功
研究进一步提出了自适应构网技术的联网孤岛切换方法。通过识别频率分量及稳控系统孤岛信号，自动切换构网控制算法中的阻尼系数 \(D\)，模拟同步发电机转子运动方程。试验中，3.2秒断开电源开关后，系统未出现高频分量，光伏系统无功率损失，交流电压无冲击。
此外，在真实工程试验中完成了五站充电/断电、STATCOM运行、单站投入、分区运行等基本功能验证。构网控制试验表明，有功功率波动小于1%，直流电压波动小于0.5%；联网孤岛切换试验中，有功功率变化200MW，系统电流电压无冲击。这些结果充分证明了所提控制保护策略的工程实用性。
总结与展望
该研究成功提出了归一化的柔直换流器主动支撑型控制策略，实现了发电单元在联网/孤岛时的主动频率支撑。通过全电磁暂态仿真和RTDS实时仿真验证，展示了其在频率/电压支撑、模式切换等方面的优异性能。随着新能源占比持续提升，这一电网支撑型多端柔直控制技术将为构建高弹性、强韧性的新型电力系统提供关键支撑。
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