基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。     

大规模光伏发电接入对直流输电系统的影响研究

直流输电系统是实现高电压、大容量、远距离送电和区域电网互联的一个重要技术手段,对于大规模新能源发电的跨区域消纳具有重要的作用。以大规模光伏发电发电接入西北某电网为对象,建立光伏电站模型,分析光伏电站不同运行方式及电网扰动情况下对直流系统的影响,并提出为保证大规模光伏发电接入后直流系统稳定运行的措施与建议。     

大规模新能源区域互联消纳能力分析及综合评价方法研究

随着新能源基地并网容量的急剧增加,基于长距离区域互联特高压直流电网输送电力的方式将极大地促进新能源在更大空间区域范围内的消纳。针对中国未来新能源大规模、大范围输送配置趋势,提出送受端新能源区域互联消纳能力分析模型,从满足送受端系统净负荷爬坡需求角度提出了送受端电网系统灵活性综合评价方法。以国内某两条跨区直流为对象,结合直流灵活调整运行方式,针对不同直流调整运行方式,进行了情景方案对比分析,并实证对比分析了直流通道采用跟随送端新能源出力特性送电曲线时具有较优的经济性和社会效益。实证结果表明,所提出的模型与方法可为大规模新能源区域互联电网综合评价与生产模拟提供一种有效的模式。     

双有源桥式直流变压器发展与应用

直流变压器是实现新能源高效、经济的大规模汇集和构建直流输配电一体化网络的关键设备。文中对双有源桥式直流变压器关键技术发展和应用进行介绍和展望。首先,通过梳理直流变压器的典型应用场景,对不同场景下的应用特点进行概述。在此基础上,针对中高压直流输配电应用场景,从核心电路、典型结构、运行控制、工程化设计、实现和应用等多个方面对直流变压器的分析、设计和实用化方案进行介绍和讨论。最后,对直流变压器的未来发展方向进行展望。随着新能源和直流输配电系统迅速发展,直流变压器的大规模推广应用值得期待。     

孤岛新能源场站接入柔性直流高频振荡机理及抑制策略

大规模新能源孤岛经柔性直流送出系统的高频振荡问题在近期工程中日渐突出。文中建立了考虑一次主电路设备内部动态过程、控制链路延时、序分量分离环节、内外环控制环节的不同频率耦合特性的柔性直流换流器阻抗数学模型，并对数学模型进行简化，确定孤岛新能源场站接入柔性直流换流器的高频振荡机理为控制链路延时与内环电流反馈、电压前馈环节共同形成了柔性直流系统高频负阻尼，进一步得到了影响柔性直流换流器高频阻抗特性的关键因素。针对关键影响因素设计了孤岛新能源场站接入柔性直流系统的高频振荡抑制方案。相应解决方案在PSCAD模型中得到验证，同时解决了中国张北、如东新能源经柔性直流送出工程现场的高频振荡问题。     

光伏汇集组网系统对电网电压支撑特性研究

大规模新能源开发是践行“双碳”目标的必然路径。该文主要针对不同光伏汇集组网系统对电网的电压支撑特性进行研究。在大规模新能源开发背景下对汇集组网系统技术要求的归纳基础上,对比分析了大规模新能源的汇集组网方式,并提出一种集中串联升压组网输出的直流汇集拓扑;对某大规模光伏地区电网和多种汇集组网方式进行了等值建模;对比仿真分析交流、直流汇集组网方案对电网的电压支撑特性的结果,验证了所提串联升压组网输出直流汇集方式在电压支撑性方面优于传统交流汇集组网方式。     

可隔离直流故障的直流电网用DC/DC变换器拓扑

直流电网作为光伏和风电等新能源汇集的重要手段,近些年获得了快速发展。DC/DC变换器作为直流电网中电压变换和隔离直流侧故障的关键设备也日益受到关注。提出了一种适用于直流电网的可隔离直流故障的新型DC/DC变换器拓扑,该拓扑基于半桥模块化多电平换流器型DC/DC变换器,增加故障转移支路,发生直流故障时更易切断故障电流,同时提出了其故障隔离策略。对比该拓扑与半桥式DC/DC变换器的技术性和经济性差异发现,当DC/DC变换器出口侧连接有多个换流站时,提出的DC/DC变换器方案不仅可以更快地切除故障线路,还减少了故障隔离对于直流断路器的依赖。在PSCAD/EMTDC中,针对两个直流电网的典型场景,进行了直流双极短路故障仿真。仿真结果表明,所提出的拓扑具备直流故障穿越能力,非常适用于大规模直流电网系统。     

适用高比例新能源系统广域消纳的输电技术研究综述

针对特高压直流输送新能源存在的频率稳定、电压稳定和连锁反应等问题,本文分析研究了几种研究较多、有可能在我国纳入规划的技术的原理、应用场景和案例。从替代技术角度,提出了半波长交流输电替代特高压直流输电和构建立体电网的应用场景;分析了柔性直流利于组网的特点,提出了用于新能源接入及构建直流电网的应用场景。以单位容量年费用法比较了两类替代技术的经济性,得出了柔性直流输电技术更优的结论,研究了其经济输电范围。从辅助技术角度,分析了虚拟同步机改善新能源调频特性,并提出可应用于新能源高渗透率送受端电网的场景;分析了调相机的动态无功调节能力,并提出了可应用于新能源基地的输电系统。以四类替代技术及辅助技术的发展轨迹及我国电网发展历程、未来形态的变化,讨论、预测未来四类技术的发展趋势及其对未来电网形态的影响。     

出口韩国轻型直流输电用换流变压器的设计

一种新型的轻型高压直流输电（HVDCLIGHT,这种直流输电采用可关断IGBT阀）技术可以很好地符合新能源力发电的特点,完成输送新能源到电网的输电方式,是目前新能源输送的发展方向。     

大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述

风电和光伏发电等新能源在近年来得到了大规模快速发展,大规模开发、集中式送出是中国新能源发展的主要特征之一。目前中国西北等地风光新能源基地普遍通过特高压直流输电系统送至远方负荷中心,直流送端附近配套火电机组少,系统频率调节和无功/电压支撑能力弱,振荡问题突出,已经形成或即将形成弱同步支撑直流送端电网系统,运行控制难度大。文章从系统频率调节、无功/电压控制、次同步振荡机理与抑制等3个方面对大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术国内外研究现状进行综述,分析已有研究存在的问题,尝试给出了后续研究建议和展望。     

直流电网核心装备及关键技术展望

直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段,但构建直流电网将面临技术、装备和标准等方面的诸多挑战。基于直流电网的技术特点,分析了高比例可再生能源并网、远海风电并网、直流配电网等3种典型应用场景,详细阐述了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,研究提出了直流电网技术的发展方向,分析了未来直流电网发展需要研究的关键技术,指出未来随着直流电网基础理论体系的完善,以及关键技术、核心设备的突破,直流电网技术将在全球广泛互联的能源网络中发挥更大的作用。     

碳中和背景下西部新能源传输的电氢综合能源网构想

在碳中和背景下,未来40年中国电力系统将发生更深度的低碳转型,如何构筑足以支撑高电气化社会庞大用能需求的低碳化运行模式给传统电力系统带来了巨大挑战.文中在探讨发电低碳化给电网带来的挑战和未来可能的技术应对方案的基础上,针对未来中国西部高比例新能源电源的大范围汇集、远距离送出和间歇性电能消纳问题,给出了与之相适应的电氢综合能源网的构建原则,提出了近期和远期西部电氢综合能源网初步方案及相应的关键技术需求.研究表明:基于电压源换流器的直流电网技术以及氢能与电力系统结合的电氢综合能源网有望成为中国碳中和目标下实现西部大规模新能源开发的可行技术解决方案之一.     

未来电网-多层次直流环形电网与“云电力”

化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增加,将促使人类从传统能源向以可再生能源为主的清洁能源过渡.可再生能源资源及电力负荷的空间分布特点,决定了未来电网将呈现大电网与分布式电网平行发展的格局;同时,由于可再生能源具有不稳定性的特征,从而对电网的实时功率平衡与调度带来了重大的挑战.因此,为了保障电力供应,人们认识到必须对现有...     

高比例新能源接入下送端电网直流闭锁过电压分析与抑制策略

近年来,以风电和光伏为主的可再生能源发电技术发展迅速。考虑到可再生能源资源富集区域和重负荷区域之间存在空间上的分布差异,高压直流输电被证明是一种能够有效将电力进行远距离传输以提升可再生能源消纳的技术。高压直流输电系统的直流闭锁故障,特别是直流双极闭锁故障,会导致送受端交流电网中产生过电压浪涌,进而可能导致发电机脱网运行。文中建立了直流闭锁故障下送端交流电网中过电压的数学模型,分析了可再生能源发电设备的无功功率对直流闭锁下电网过电压的影响,进而以送端电网的无功功率裕度最大为目标提出了一种最优有功出力分配策略。基于Matlab/Simulink,设计了一个案例来验证所提出的最优有功出力分配策略减少直流闭锁下电网过电压的有效性。     

“十三五”电力规划中新能源大规模外送的安全稳定问题

"十三五"期间国家科学推进远距离、大容量电力外送,特高压快速发展,《电力发展"十三五"规划》中提及的东北扎鲁特—山东及华北胜利—锡盟特高压外送工程等都为重要的电力外送通道,规划中的电网格局将出现大规模汇集电力通过直流送出、大规模新能源接入及交直流并列运行等特征,直流输送容量的提升将给电网安全稳定带来新的挑战和问题。依托国家电网仿真中心,从特高压交直流大规模电力外送的暂态稳定性方面进行安全稳定校核,剖析大规模电力外送给电网所带来的一系列新问题,提出可能的应对措施,有效解决国家电网"十三五"规划电网中大规模电力外送通道面临的主要安全稳定问题。     

基于柔性直流互联的抽水蓄能与可再生能源协同运行策略

为了抑制大规模可再生能源的并网波动,提出一种适用于含抽水蓄能电站与可再生能源发电系统的多端柔性直流输电协同运行策略。该策略根据多端柔性直流输电系统的直流电压波动情况,在可再生能源发电系统利用直流输电系统并网之前,通过调整抽水蓄能机组的运行速率以及计划输出功率,减少其实际出力与预测出力偏差,从而降低可再生能源输出功率波动对交流系统带来的影响。通过建立由互联抽水蓄能电站、风力发电场、光伏发电站和交流电网组成的四端柔性直流输电系统进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

大规模新能源直流外送系统调相机配置研究

针对抑制送端电网暂态过电压的技术需求,首先分析了送端电网暂态过电压的影响因素;然后构建了直流外送试验仿真系统,基于机电暂态仿真,考虑分布式调相机及其分层分散配置的作用,分别提出了调相机集中和分散接入不同电压等级配置方案;最后通过对比各方案给出了大规模新能源直流外送系统调相机配置建议,研究结果表明在各新能源汇集站低电压等级侧分散配置小型化调相机,不仅可以全面解决送端系统的暂态过电压问题,还能进一步提高经济性。     

交直流大电网调度自动巡航架构及关键技术

交直流大电网的建设对调控全局化、自动化和精细化程度提出了更高的要求。为了促进大范围源、网、荷资源的优化,提升电网运行经济性和新能源消纳能力,设计了交直流大电网智能调度自动巡航的总体架构,提出了经济运行域、经济后评估和最优运行点的概念及功能框架,并探讨了多目标日前发电计划、经济后评估指标体系和基于人工智能的最优运行点生成等关键技术。     

应对UHVDC送端电网新能源大规模脱网的频率紧急控制

我国特高压直流输电(UHVDC)的快速发展及新能源发电占比的不断提高,有力支撑了国家的能源战略转型。但由于新能源机组的涉网保护性能较差,在新能源集中接入的直流送端电网,发生交直流故障后容易导致新能源大规模脱网,给电网的暂态频率安全保障带来极大挑战。文中首先分析UHVDC送端电网新能源大规模脱网的故障过程;然后针对现有应对新能源脱网措施的不足,根据故障过程特征提出利用直流换相失败等信息作为触发条件的频率紧急控制技术方案及实现方法;最后搭建西北电网的仿真算例,验证了所提方法能有效应对交直流故障引起的新能源大规模脱网,大幅提升送端电网的UHVDC输电能力及新能源消纳。