柔性直流输电技术的工程应用和发展展望

柔性直流输电技术作为新一代的直流输电技术,具有有功无功独立控制、响应快速灵活、扩展性强等突出优点,广泛应用于风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景。在中国新型电力系统建设的背景下,针对新能源送出和多直流馈入电网安全稳定提升等重大需求,柔性直流输电技术优势将进一步凸显。文中对柔性直流输电技术的发展现状和趋势进行梳理,以多个代表性的柔性直流输电工程为例,系统地阐述了中国柔性直流输电技术的工程实践经验,重点介绍了柔性直流输电技术在新能源送出、电网互联和远距离大容量输电的典型应用及工程运行情况。最后,文中分析了新型电力系统下柔性直流输电技术的发展前景并指出所面临的挑战,为柔性直流输电技术的发展与应用提供参考。     

柔性直流输电技术：应用、进步与期望

柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程———南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。     

柔性直流输电工程技术研究、应用及发展

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,在世界范围内已经得到广泛发展和应用。文中针对柔性直流输电在工程技术、工程应用与未来发展3个方面分别进行了总结和分析。针对柔性直流输电系统主接线、换流器拓扑结构、控制和保护技术、柔性直流电缆、换流阀试验等多方面进行了全面的技术分析,并指出其技术难点以及未来发展的目标和方向。介绍了国内外柔性直流输电工程应用领域及现状,并结合未来电网发展特点及需求,分析了柔性直流输电工程应用的趋势,表明了柔性直流输电技术对促进未来电网的发展具有极其重要的作用。     

舟山多端柔性直流输电工程综述

柔性直流输电作为新一代高压直流输电技术,应用前景广阔。介绍了世界首例五端柔性直流输电工程——浙江舟山柔性直流输电工程的概况和一次设备组成,分析总结了舟山多端柔性直流输电系统的运行方式、控制模式和控制保护系统,对多端柔性直流输电技术的实际应用和未来发展具有一定的指导意义。     

柔性直流输电特点及应用前景研究

介绍柔性直流输电系统原理和控制基础,分析了柔性直流输电的技术特点,并将它和传统直流输电比较,得出柔性直流输电的优势,最后对其应用进行总结和展望,给柔性直流输电技术在我国的应用和发展提供一定参考。     

舟山多端柔性直流输电技术及应

多端柔性直流输电是新一代直流输电技术,对其从拓扑结构、基本控制原则作全面分析,对比分析串联多端柔性直流输电与并联多端柔性直流输电的优势与不足,并重点研究舟山5端柔性直流输电的技术特点。多端柔性直流输电的国内外研究现状及工程应用表明其应用前景广泛。     

柔性直流输电技术研究分析

介绍了柔性直流输电的技术原理和控制策略,指出当前控制方法研究成果中存在的问题,比较了柔性直流输电技术几种发展方向的研究现状,分析了基于模块化多电平换流器的输电方式,根据目前国内外柔性直流输电示范工程,说明了柔性直流输电技术在新能源、城市电网和智能电网中的应用前景。     

柔性直流输电技术的发展与展望

在当前电网建设日益困难以及可再生能源、分布式电源、电网智能化技术迅速发展的新形势下,柔性直流输电技术为弥补传统高压交直流输电技术的不足提供了新的途径。分析了柔性直流输电技术特点与经济性,并对国外柔性直流输电技术的应用情况进行了介绍。结合国内能源及电网的发展特点和需求,对柔性直流输电技术在可再生能源开发、分布式电源接入、孤立地区或小规模送电以及城市电网供电等领域的应用前景进行了展望,提出了柔性直流输电技术的研究和推广建议。     

柔性直流输电技术及其应用研究

柔性直流输电技术作为一种新型直流输电技术得到了广泛的应用。目前,欧美对于柔性直流输电技术的研究已经成熟,而我国近几年来才开始建设一些示范工程。为给柔性直流输电技术在我国的普及和发展提供参考,首先阐述了柔性直流输电技术的系统结构和运行机理,分析了基于可关断电力电子器件的电压源换流器主电路拓扑结构与PWM调制方式,指出了该技术的优势与不足;总结了目前国内外柔性直流输电技术的主要应用领域以及工程实例。柔性直流输电技术具有高效、控制方式灵活、对电网干扰小等特点,对促进我国未来电网的发展具有重要作用。     

柔性直流输电在城市电网中的应用

柔性直流技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案,因此研究柔性直流技术在城市电网中的应用具有重要意义。文中介绍了柔性直流输电的基本原理、技术特点和应用领域,综述了柔性直流输电的国内外研究及应用动态,探讨了柔性直流输电在城市电网中的应用前景。     

基于电压源换流器的高压直流输电小信号动态建模及其阻尼控制器设计

基于电压源换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术的新型高压直流输电(VSC-HVDC)，具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力，能够改善系统的稳定性。文中建立了VSC-HVDC的小信号动态模型，该模型包括VSC与交流系统接口的线性化方程、VSC-HVDC内部直流系统动态过程的线性化方程以及控制系统线性化方程3个部分，具有一般性。以VSC的有功功率整定值为输入，VSC-HVDC并联交流输电线路的有功功率为输出，通过对系统频率响应的辨识，得到了两者间的开环传递函数。在此基础上，利用极点配置技术，设计了单输入单输出结构的VSC-HVDC附加阻尼控制器。对一VSC-HVDC/AC交直流并联输电系统特征根的分析及非线性仿真表明，配备该阻尼控制器的VSC- HVDC能有效地抑制系统低频振荡，增加系统阻尼。     

采用dq0坐标的VSC-HVDC稳态模型与控制器设计

基于电压源型换流器(VSC)的新型高压直流(VSC-HVDC)输电系统具有非常广阔的应用前景,目前VSC-HVDC技术在国外处于理论研究向实验系统过渡阶段,而国内则刚刚起步,许多基础理论和相关的应用基础问题有待深入研究.文中首先介绍了VSC-HVDC的基本工作原理.随后提出了一种采用dq0坐标的稳态模型,并进行了控制方案设计.通过对该控制方法原理分析与仿真实验,证明其控制效果良好,对于各种扰动都具有很快的响应速度和很好的稳定性,在不同的工作点都具有较高的稳定精度.     

长距离直流电缆对柔性直流系统故障影响分析

远距离海上风电越来越多的选择柔性直流经海缆送出的方式。采用电缆的柔性直流输电系统,其故障特性比传统架空线直流输电系统更加复杂。本文基于对称单极拓扑结构的双端柔性直流海上风电送出工程,简化了电缆和柔性直流输电系统的数学模型,分析了换流变阀侧交流系统单相接地和直流电缆线路单极接地等典型故障下的故障特性,运用叠加原理对故障机理进行解释,根据不同故障类型的故障源,等效出不同的故障回路,得到了长距离电缆显著的电容效应对柔性直流系统故障特征的复杂影响。利用实时数字仿真平台,搭建远海风电送出系统硬件在环仿真模型,验证了故障机理解析分析的正确性。     

两端均为有源网络的VSC- HVDC系统仿真研究

为了得到轻型高压直流输电(VSC-HVDC)系统的稳态和动态特性,在探讨轻型高压直流输电的原理并简介VSC - HVDC常用三种控制策略的基础上,针对定直流电压和定有功功率的控制方式,利用MATLAB软件中的Simulink模块建立仿真模型,仿真分析了VSC - HVDC的稳态特性,再对几种常见的交流侧物理量扰动和三相短路故障进行仿真,得出相应的动态特性仿真波形.仿真结果表明了仿真模型的正确性和有效性,可为VSC-HVDC系统的参数辨识、控制和故障诊断提供参考.     

匹配不同场景需求的柔性直流应用型式选择

柔性直流输电技术近年来在国际和国内电网得到广泛发展和应用,新型技术层出不穷。在总结国内外柔性直流输电的典型工程及技术应用现状的基础上,梳理了国内电网柔性直流接入场景和技术需求,结合不同型式柔性直流的性能特点,提出了匹配不同场景需求的柔性直流应用型式选择方法;结合电网实际,指出了应用柔性直流输电技术时需关注的新问题。为电网规划阶段合理选择柔性直流应用场景,以及该场景下柔性直流合理应用型式选择提供了有效的解决方案。     

VSC-HVDC在城市高压电网中的应用研究

分析了柔性直流输电(VSC-HVDC)的技术优势，利用PSS/E对柔性直流输电在城市电网中的暂态稳定水平，电压支撑及短路电流水平等方面的作用进行了仿真研究。仿真表明柔性直流输电技术在城市高压电网供电中能发挥积极的作用，具有良好的应用前景     

大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响分析

结合厦门柔性直流输电科技示范工程,分析大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响机理,利用PSD-BPA暂态稳定仿真程序对大容量柔性直流输电系统接入电网后暂态稳定进行仿真分析。结果表明:柔性直流输电系统接入对交流电网单一故障暂态稳定影响不明显;柔性直流输送功率大小及短路比对暂态过程电压有影响。随着柔性直流输电系统向交流电网输送功率增大,电压稳定水平将提高,短路比越小,效果越明显。针对交直流混联电网安全稳定问题,提出相应的措施建议。     

基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流算法研究

柔性直流输电系统非常适合海上风电场并网,但传统交/直流混联系统潮流算法在计算基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流时存在缺陷:直流系统移开后,风电场交流节点变为孤立节点,剩余交流系统的雅可比矩阵不可逆,迭代过程无法进行。针对这一缺陷提出了一种含VSC-HVDC的混联系统(AC/VSC-HVDC)潮流解耦算法:该算法将交、直流系统进行解耦,分别迭代计算。所提算法克服了目前交/直流混联系统潮流计算方法存在的对交流潮流计算程序继承性差、扩展变量多、计算速度慢等缺点;也解决了风电场VSC-HVDC并网系统潮流算法中存在的问题。通过标准算例的计算验证了所提方法的有效性,可以用来对风电场直流并网系统进行稳态潮流分析。     

采用软启动方式的VSC-HVDC黑启动能力研究

合理的黑启动方案对于快速可靠地恢复供电至关重要。分析了VSC-HVDC作为黑启动电源的优势。通过PSCAD/EMTDC软件验证了VSC-HVDC软启动主要电力设备的能力。仿真过程中记录的波形显示了VSC-HVDC良好的电压、频率特性。对VSC-HVDC黑启动控制到正常潮流控制的转换过程也做了仿真研究。仿真结果表明,当采用软启动方式时,VSC-HVDC是一种理想的黑启动电源。     

风电场并网用VSC-HVDC的无差拍解耦控制策略

阐述了利用电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)用于风电场并网的趋势,给出该方式的基本拓扑结构并建立了VSC-HVDC换流站的通用动态数学模型,提出了一种新的适用于VSC-HVDC系统的无差拍解耦控制策略.该控制策略通过将三相系统在dq坐标系下的解耦特性与abc坐标系下的无差拍控制算法的有机结合,实现了对VSC换流站各控制输出量的解耦控制,不仅具有控制算法简单、计算量小、计算速度快、跟踪精度高和动态响应速度快等优点,而且易于设计.为验证该无差拍解耦控制策略的有效性,应用Matlab/Simulink搭建了一个三电平VSC-HVDC系统用于风电场并网,并进行了系列仿真实验研究.仿真结果表明,所提出的无差拍解耦控制策略为风电场的VSC-HVDC并网控制提供了一种高性能的解决方案.