高压大容量柔性直流输电阀基控制设备及其动态模拟试验研究

渝鄂柔性直流背靠背工程是世界首个用于异步大型电网互联的柔性直流工程。为了对该工程阀基控制设备进行技术研究与出厂测试,研究MMC拓扑及其控制原理,依据渝鄂工程特点进行了阀基控制设备的软硬件设计,搭建了阀基控制设备全规模接入的动态模拟系统,并提出了全面的控制设备试验项目及试验方法。通过测试结果与渝鄂工程现场数据的对比,证明所搭建动态模拟系统的相似性和等效性。该测试平台已在渝鄂柔性直流输电工程阀基控制设备出厂试验中应用,也可为其他柔性直流输电工程控制设备的试验提供借鉴。     

可控有源振荡直流断路器设计与试验EI北大核心CSCD

直流输配电网为大规模高比例可再生能源并网和大容量远距离电能传输等难题提供了解决方案,是构建以可再生能源为主体的新型电力系统重要发展方向。直流断路器可快速开断故障电流、有效隔离故障,是保证直流输配电网可靠运行的关键设备之一。但是目前直流断路器仍存在开断电流能力受限、价格昂贵等问题。文中针对可控有源振荡新型直流断路器拓扑,阐述其拓扑构成与开断、关合原理,完成参数设计数学解析及影响规律分析。开发出10kV可控有源振荡直流断路器样机,开展额定电流及故障电流双向电流开断试验,验证所提拓扑设计正确性和工程应用可行性。     

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。     

能源安全格局下新型电力系统发展战略框架

构建新型电力系统是实现碳达峰、碳中和战略目标，确保能源安全转型的关键路径；电力系统作为当前规模最大、层次复杂、强非线性的人造系统，是未来能源转型的核心，而新能源发电的波动性、随机性将使电力系统安全面临严峻挑战。本文结合我国能源安全转型面临的新形势、新挑战，明确了能源安全涉及的供给、环境、经济、科技等方面的内涵；探讨了能源转型的发展目标与战略路径，阐述了新型电力系统对于能源安全的重要性；剖析了影响新型电力系统安全发展的电源、电网、负荷、储能、市场、技术等关键环节。研究认为，需从应急预警、共享互济、安全防御3个层面着手，构建新型电力系统安全发展所需的核心体系；进一步提出了新型电力系统发展路径研究的基本思路，以期为新型电力系统构建及安全发展研究提供基础参考。     

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。     

模块化多电平HVDC输电系统功率运行区间的优化方法

相比于两电平VSC-HVDC输电系统,模块化多电平HVDC 输电系统功率运行区间的确定还需考虑子模块电容电压波动这一因素。分析子模块电容电压与功率运行点之间的关系,并确定以子模块电容电压波动范围、最大调制比以及换流阀通流能力为约束条件的系统功率运行区间。在此基础上,提出三倍频调制电压注入和子模块电容电压基值调整两种功率区间优化方法,并设计用于抑制二倍频负序、四倍频正序相间环流的环流控制器和子模块直流电压基值控制器。非线性优化计算结果表明,通过配置合理的优化参数,系统功率运行区间显著扩大。基于 PSCAD/EMTDC,针对典型功率运行点进行仿真分析,验证了理论分析及控制策略的正确性。     

渝鄂背靠背柔性直流附加控制对系统稳定性的影响

规划中的渝鄂柔性直流背靠背工程投运后,西南与华中电网将会实现异步互联,系统转动惯量减小,可能存在稳定问题。该文充分利用柔性直流输电的快速调节特性,考虑系统运行方式及换流器设备的安全边界条件,设计了渝鄂柔性直流附加控制策略及参数。在PSASP-UD中搭建了柔性直流及其附加控制策略的机电暂态模型,并通过CEPRI-36验证了模型的准确性。分别从频率和功角的角度分析了附加控制对系统稳定性的影响,推导出柔性直流接入后系统的调频特性和功角曲线,指出柔性直流可参与系统安全稳定控制。对渝鄂柔性直流近区的交流系统进行了大量N-2仿真,结果证明柔性直流附加控制可参与电网稳定控制策略的制定,提高系统稳定性。     

基于MMC的背靠背柔性直流输电系统控制策略

首先研究了基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电系统的基本控制策略。然后,分析了背靠背MMC-HVDC输电系统的特性,其整流侧换流器与逆变侧换流器的控制系统可共用机柜,因此能实现两侧换流器控制信号的无时延共享。在此基础上,针对背靠背柔性直流的应用需求,提出了一种适用于背靠背MMC-HVDC的控制策略。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了背靠背MMC-HVDC系统仿真模型,验证了所提控制策略的控制效果。     

晶闸管阀过电流试验装置过电压保护策略的研究

介绍了我国第1套适用于灵活交流输电系统(FACTS)和高压直流输电系统(HVDC)的高压晶闸管阀过电流试验装置的基本原理。针对试验过程中可能产生的瞬时过电压和故障过电压分别建立了数学和仿真模型,分析了过电压的产生机理、危害及特点。在上述分析的基础上对不同的保护策略进行比较,提出阻容吸收回路与BOD(break over diode)触发晶闸管阀相结合的新型过电压保护策略,理论分析和仿真结果都证明所提出的保护策略的正确性和有效性,从而确保过电流试验装置的安全可靠运行。