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王潇笛等：考虑频率和电压支撑强度的水风光综合基地直流外送能力评估 2026 年第 4 期

模型包含连续变量和 0-1 变量两类决策变量，并 BUS18
BUS21
构建了二阶锥约束，属于典型的混合整数二阶锥 BUS17 BUS22
L30 L38
规划问题，其求解步骤如下。 L31 L32(33)
BUS23
1）数据输入与参数定义。读取机组参数、网 L28 L25(26)
L29 L34(35) L36(37)
络参数、风光预测出力、负荷曲线等；设定预想
BUS16 BUS19 BUS20 L22
故障、频率指标阈值、短路比阈值等。 L23
L24 BUS13
BUS14 L21
2）变量定义。设定 0-1 变量：水电机组启停 BUS15
L27 L19 L18 受
状态变量；连续变量：水电机组出力、直流外送 L20 端
BUS24 BUS11 BUS12 电
功率、风光出力等。 L7(T) L14(T) L15(T) L17(T) 网
L16(T) BUS10 BUS6
BUS3
3）目标函数及约束条件设定。参考 2.1~2.3 节， L6 BUS9 L10
L13
L12 HVDC1
设定直流外送功率最大的目标函数及流域水风光 BUS4 L8
BUS5
电站、送端电网运行和支撑能力约束的数学模型。 L9 HVDC2
L2 BUS8
4）模型求解。将模型转换为混合整数二阶锥 L3 L4 L5 L11
L1
规划问题，调用求解器完成模型求解。 BUS1 BUS2 BUS7

5）结果输出。输出水风光综合基地 24 小时
图 3 改进后的 IEEE RTS-79 系统
多 直 流 功 率 外 送 曲 线 、 24 小 时 机 组 组 合 优 化 方
Fig. 3 Modified IEEE RTS-79 system
案、弃风/弃光/弃水电量等信息。

350 光伏1； 风电2；
光伏2； 风电3
3 算例分析 300 风电1；
预测出力/MW 200
250
为验证所建模型的有效性，本文采用 Matlab 150
编程调用 Cplex 求解器，分别对以下 4 种模型进 100
50
行求解：1）不考虑频率和电压支撑强度的常规
0
直流外送能力评估模型；2）含频率支撑强度约 01:00 08:00 16:00 24:00
时刻
束的直流外送能力评估模型；3）含电压支撑强
图 4 新能源出力预测曲线
度约束的直流外送能力评估模型；4）本文所提
Fig. 4 Forecasted power generation curve for renewable
频率-电压耦合的直流外送能力评估模型。通过对 energy sources
比系统 24 小时直流外送方案、水电机组启停计划
表 1 水风光综合基地各类电源装机容量
及系统频率、电压支撑强度指标，验证所提模型
Table 1 Installed capacity by source types in hydro-wind-
的合理性与有效性。 solar hybrid power base

3.1 算例系统介绍 电源类型 装机数量/台 装机总容量/MW
为验证本文所提模型的有效性，基于改进后 水电 32 5 050
的 IEEE RTS-79 测试系统进行仿真实验，系统结 风电 3 1 050
构如图 3 所示。系统中含有 2 条直流输电通道（容 光伏 2 700
量 均 为 1 500 MW） ， 风 光 机 组 出 力 预 测 曲 线 如
图 4 所示，水风光综合基地各类电源的装机容量 送总功率对比曲线。
见表 1。 对比图 5~7，可得出以下结论。

3.2 直流外送方案对比分析 1）常规直流外送模型求解得到的直流外送功
在相同预想功率扰动下（直流双极闭锁后稳 率在大部分时段接近额定满载；
控切机 520 MW），经求解计算，获得 4 种模型下 2）添加频率支撑强度约束后，24 小时直流
两条直流输电通道的外送功率对比曲线，如图 5、 外送总功率下降，尤其在 16:00—20:00 时段降幅
图 6 所示。图 7 为水风光综合基地 24 小时直流外 显著。究其原因，基地内部负荷功率需求相对增

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