柔性直流輸電對比.doc

1、柔性直流輸電對比1. 柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設(shè)備。柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設(shè)備一般包括 : 電壓源換流器、相電抗器、聯(lián)結(jié)變壓器、交流濾波器和控制保護以及輔助系統(tǒng) ( 水冷系統(tǒng)、站用系統(tǒng) ) 等。 2. 柔性直流輸電技術(shù)的優(yōu)點。柔性直流輸電是在常規(guī)直流輸電的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此傳統(tǒng)的直流輸電技術(shù)具有的優(yōu)點，柔性輸電大都具有。此外，柔性輸電還具有一些自身的優(yōu)點。(1) 潮流反轉(zhuǎn)方便快捷，現(xiàn)有交流系統(tǒng)的輸電能力強，交流電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性高。保持電壓恒定，可調(diào)節(jié)有功潮流 ; 保持有功不變，可調(diào)節(jié)無功功率。(2) 事故后可快速恢復(fù)供電和黑啟動，可以向無源電網(wǎng)供電，受端系統(tǒng)可以是無源網(wǎng)絡(luò)，不需要

2、濾波器開關(guān)。功率變化時，濾波器不需要提供無功功率。(3) 設(shè)計具有緊湊化、模塊化的特點，易于移動、安裝、調(diào)試和維護，易于擴展和實現(xiàn)多端直流輸電等優(yōu)點。(4) 采用雙極運行，不需要接地極，沒有注入地下的電流。 3. 柔性直流輸電技術(shù)的缺點。系統(tǒng)損耗大 ( 開關(guān)損耗較大 ) ，不能控制直流側(cè)故障時的故障電流。在直流側(cè)發(fā)生故障的情況下，由于柔性直流輸電系統(tǒng)中的換流器中存在不可控的二極管通路，因此柔性直流輸電系統(tǒng)不能閉鎖直流側(cè)短路故障時的故障電流，在故障發(fā)生后只能通過斷開交流側(cè)斷路器來切除故障?？梢允褂玫淖罴呀鉀Q方式是通過使用直流電纜來提高系統(tǒng)的可靠性和可用率。 三、常規(guī)直流輸電技術(shù)和柔性直流輸電技術(shù)

3、的對比1. 換流器閥所用器件的對比。(1) 常規(guī)直流輸電采用大功率晶閘管，由于晶閘管是非可控關(guān)斷器件，這使得在常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中只能控制晶閘管換流閥的開通而不能控制其關(guān)斷，其關(guān)斷必須借助于交流母線電壓的過零，使閥電流減小至閥的維持電流以下才行。(2) 柔性直流輸電一般采用 IGBT 閥，由于 IGBT 是一種可自關(guān)斷的全控器件，即可以根據(jù)門極的控制脈沖將器件開通或關(guān)斷，不需要換相電流的參與。2. 換流閥的對比。(1) 常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中換流閥所用的器件是大功率晶閘管和飽和電抗器，可以輸送大功率。(2) 柔性直流輸電系統(tǒng)中的換流閥采用了 IGBT 器件，可實現(xiàn)很高的開關(guān)速度，在觸發(fā)控制上采用 P

4、WM技術(shù)，開關(guān)頻率相對較高，換流站的輸出電壓諧波量較小，主要包含高次諧波。故相對于常規(guī)直流輸電，柔性直流輸電換流站安裝的濾波裝置的容量大大減小。 (3) 常規(guī)直流輸電通過換流變壓器連接交流電網(wǎng)，而柔性直流輸電是串聯(lián)電抗器加變壓器，常規(guī)直流輸電以平波電抗器和直流濾波器來平穩(wěn)電流，而柔性直流輸電則采用直流電容器。3. 換流站控制方式的對比。(1) 常規(guī)直流輸電系統(tǒng)的換流站之間必須進行通信，以傳遞系統(tǒng)參數(shù)并進行適當(dāng)?shù)目刂?，而柔性直流輸電系統(tǒng)中各換流站之間的通信不是必需的。(2) 功率反向輸送能力的對比。柔性直流輸電系統(tǒng)在潮流反轉(zhuǎn)時，只需改變電流方向，而直流電壓極性不變，功率反向時系統(tǒng)不停運，這使得柔

5、性直流輸電系統(tǒng)改變功率方向時，兩端換流站的控制策略不變，更不需要投切交流濾波器或閉鎖換流器。而常規(guī)直流輸電改變功率方向時需要改變電壓極性，而直流電流極性不變，功率反向時，換流站需退出運行，改變控制策略，并且需要對濾波器和無功補償設(shè)備的投切情況進行實時判斷。(3) 對交流網(wǎng)絡(luò)的依耐性方面的對比。柔性直流輸電不需要依靠交流系統(tǒng)的能力來維持電壓和頻率穩(wěn)定，無需無功補償，換流器自身可提供無功功率。而常規(guī)直流輸電要求受端交流系統(tǒng)具有足夠的短路容量，需要外加的換相容量，不能向無源或弱網(wǎng)絡(luò)送電。 (4) 有功和無功功率控制方面的對比。柔性直流輸電的有功、無功可以獨立控制。常規(guī)直流輸電的有功、無功不能獨立控制

6、，調(diào)節(jié)無功需要特殊裝置和額外費用，需交流系統(tǒng)或增加無功補償設(shè)備提供換流站消耗的無功功率。(5) 電壓控制方面的對比。柔性直流輸電本身可以起到STATCOM的作用，穩(wěn)定交流母線電壓，而常規(guī)直流輸電需要借助無功補償設(shè)備穩(wěn)定交流母線電壓。(6) 黑啟動能力方面的對比。柔性直流輸電有黑啟動能力。即當(dāng)一端交流系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰或停電時，瞬間啟動自身的參考電壓，向切除電源的交流系統(tǒng)供電，相當(dāng)于備用發(fā)電機，隨時向癱瘓的電網(wǎng)供電。而常規(guī)直流輸電無黑啟動能力.0773 輕型直流輸電相對于傳統(tǒng)直流輸電的優(yōu)勢輕型直流輸電技術(shù)采用基于IGBT 和 PWM技術(shù)的 VSC，與傳統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)相比，具有多方面的特點與優(yōu)勢:

7、(1) 傳統(tǒng)直流輸電主要運行于較大的功率范圍，約250 MW以上。而新能源發(fā)電的一個主要特點是分散化與小型化，輕型直流輸電輸送的功率可以從幾兆瓦至幾百兆瓦，在新能源發(fā)電方面將更有優(yōu)勢。(2) 傳統(tǒng)直流輸電采用自然換向的相控?fù)Q流器 (PCC)。由無自關(guān)斷能力的晶閘管組成。而輕型直流輸電中VSC電流能夠自關(guān)斷，可以工作在無源逆變方式，不需要外加的換向電壓，故對受端系統(tǒng)沒有要求，從而克服了傳統(tǒng)直流輸電受端必須是有源網(wǎng)絡(luò)的根本缺陷，使利用直流輸電為遠距離的孤立負(fù)荷送電成為可能。(3) 輕型直流輸電系統(tǒng)采用 PWM控制技術(shù)， IGBT開關(guān)工作在高頻狀態(tài)下使得系統(tǒng)的濾波設(shè)備大大減小，從而減小了換流站的占地

8、面積，并且只需要低通濾波即可得到設(shè)定的交流電壓和電流?？刹挥米儔浩?。從而降低造價。(4)VSC 換流器適合進行多端直流母線連接，通過換流站之間的協(xié)調(diào)控制。傳統(tǒng)直流輸電需要靠改變直流電壓極性來改變直流電流方向，而輕型直流輸電是通過改變送、受端的直流電壓大小來改變直流電流的方向，能夠更方便、更快速地實現(xiàn)潮流反轉(zhuǎn)。(5) 輕型直流輸電不依賴于交流系統(tǒng)維持電壓和頻率的穩(wěn)定，運行獨立，與傳統(tǒng)直流輸電相比，短路容量并不重要，從而不影響交流系統(tǒng)繼電保護的整定。(6) 整流側(cè)和逆變側(cè)的 VSC控制系統(tǒng)可以彼此獨立控制，不依賴于通信連接，從而減少通信的投資及運行維護費用，同時也降低了傳統(tǒng)直流輸電交流通信失敗的危險。(7) 傳統(tǒng)直流輸電對功率的控制可以通過濾波器和串聯(lián)電抗器的通斷來控制，但是這種控制需要額外的設(shè)備和額外的損耗，輕型直流輸電可以獨立控制有功功率和無功功率，控制更加靈活方便。(8) 多個 VSC可以接到一個固定極性的直流母線上，易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)，運行控制方式靈活多變。(9)VSC 換流器產(chǎn)生的諧波大為減弱，因此只需在交流母線上安裝