柔性直流輸電發(fā)展(第6章補充)2014

1、柔性直流輸電的發(fā)展柔性直流輸電的發(fā)展與運行原理與運行原理新能源電網(wǎng)研究所新能源電網(wǎng)研究所2內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要1 柔性直流輸電的發(fā)展柔性直流輸電的發(fā)展2 柔性直流輸電運行原理柔性直流輸電運行原理3 柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略4 柔性直流輸電典型工程及一次設(shè)備柔性直流輸電典型工程及一次設(shè)備5 柔性直流輸電柔性直流輸電RTDS仿真建模仿真建模6 我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀31954年年，連接，連接Gotland與瑞典大陸之間的世界上第一條高與瑞典大陸之間的世界上第一條高壓直流輸電線路建成，標(biāo)志著壓直流輸電線路建成，標(biāo)志著以電流源換流器為

2、基礎(chǔ)的直以電流源換流器為基礎(chǔ)的直流輸電（流輸電（LCC-HVDC）進入了商業(yè)化時代進入了商業(yè)化時代。1990年年，加拿大，加拿大McGill大學(xué)的大學(xué)的Boon-Teck Ooi等等首次提出首次提出使用使用脈寬調(diào)制技術(shù)（脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）進行）進行控制的控制的電壓源換流器電壓源換流器直流直流輸電輸電（VSC-HVDC）的概念的概念。1997年年，ABB公司在瑞典中部的公司在瑞典中部的Hallsjon和和Grangesberg之間建成首條工業(yè)試驗之間建成首條工業(yè)試驗VSC-HVDC工程工程。 從此從此VSC-HVDC作為一種新興的輸電技術(shù)開始作為一種新興的輸電技術(shù)開始進入大發(fā)展的商業(yè)應(yīng)用階段

3、進入大發(fā)展的商業(yè)應(yīng)用階段。 4 ABB公司稱之為公司稱之為輕型直流輸電輕型直流輸電（HVDC Light）并作）并作為商標(biāo)注冊；為商標(biāo)注冊； Siemens公司將其注冊為公司將其注冊為新型直流新型直流HVDCPLUS； 國際上電力方面的權(quán)威學(xué)術(shù)組織國際上電力方面的權(quán)威學(xué)術(shù)組織CIGRE和和IEEE將其將其正式稱為正式稱為VSC-HVDC，即，即“電壓源換流器型高壓直電壓源換流器型高壓直流輸電流輸電”。 國內(nèi)很多專家稱之為國內(nèi)很多專家稱之為“柔性直流（柔性直流（HVDC-Flexible）”。5 能對能對有功和無功進行獨立控制有功和無功進行獨立控制，能給，能給無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)提供電源；提供電源；

4、 能為交流側(cè)提供無功支持，起到能為交流側(cè)提供無功支持，起到STATCOM的作用，對電的作用，對電壓質(zhì)量和電壓問題提供支撐；壓質(zhì)量和電壓問題提供支撐； 換流站標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，整體式的設(shè)計以及可以進行出廠換流站標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，整體式的設(shè)計以及可以進行出廠前的調(diào)試，有利于縮短施工時間，并保證其可靠性；前的調(diào)試，有利于縮短施工時間，并保證其可靠性； 無需架設(shè)架空線無需架設(shè)架空線，并在噪音水平、諧波畸變、電話干擾和，并在噪音水平、諧波畸變、電話干擾和電磁場等方面滿足環(huán)境保護的要求。電磁場等方面滿足環(huán)境保護的要求。6向城市中心送電向城市中心送電連接分布電源連接分布電源非同步聯(lián)網(wǎng)非同步聯(lián)網(wǎng)提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量

5、提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量促進電力市場發(fā)展促進電力市場發(fā)展 向遠方孤立負荷點送電向遠方孤立負荷點送電 方便地調(diào)節(jié)有功和無功，改善方便地調(diào)節(jié)有功和無功，改善系統(tǒng)的運行性能系統(tǒng)的運行性能 風(fēng)電場、小型水電廠、太陽能風(fēng)電場、小型水電廠、太陽能電站及其它新能源發(fā)電系統(tǒng)電站及其它新能源發(fā)電系統(tǒng) 用電量急增，線路走廊困難用電量急增，線路走廊困難 構(gòu)建地區(qū)電力供應(yīng)商交換電力的可行性平臺，構(gòu)建地區(qū)電力供應(yīng)商交換電力的可行性平臺，增加運行靈活性和可靠性增加運行靈活性和可靠性快速控制有功無功，使電壓、電流滿足電能質(zhì)量快速控制有功無功，使電壓、電流滿足電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)要求 如沿海小島、海上鉆井平臺、偏僻地區(qū)負荷等如沿海

6、小島、海上鉆井平臺、偏僻地區(qū)負荷等 MTDC7投運投運年年輸送功輸送功率率/MW直流電直流電壓壓/kV兩側(cè)交兩側(cè)交流電壓流電壓直流電直流電流流/A線路長線路長度度/km用途用途Hellsjon199731010/1015010工業(yè)試驗工業(yè)試驗Gotland1999548080/80350270風(fēng)力發(fā)電，地下風(fēng)力發(fā)電，地下電纜電纜Directlink200018080132/110342659電力交易，系統(tǒng)電力交易，系統(tǒng)互聯(lián)，地下電纜互聯(lián)，地下電纜Tjaerebog20007.2910.5/10.535824.3風(fēng)力發(fā)電，示范風(fēng)力發(fā)電，示范工程工程Eagle Pass200036 15.9 13

7、2/132 11000(B-B)電力交易，系統(tǒng)電力交易，系統(tǒng)互聯(lián)，電壓控制互聯(lián)，電壓控制Cross Sound Cahle2001330 150 345/138 1175240電力交易，系統(tǒng)電力交易，系統(tǒng)互聯(lián)，海底電纜互聯(lián)，海底電纜Murray Link 2002200 150 132/220 14002180電力交易，系統(tǒng)電力交易，系統(tǒng)互聯(lián)，地下電纜互聯(lián)，地下電纜世界上已投運的柔性直流輸電工程世界上已投運的柔性直流輸電工程8工程工程投運年投運年輸送功輸送功率率/MW直流電直流電壓壓/kV兩側(cè)交兩側(cè)交流電壓流電壓直流電直流電流流/A電纜長電纜長度度/km用途用途TrollA2005242605

8、6/132400470綠色環(huán)保，綠色環(huán)保，海底電纜海底電纜Estlink2006350150 400/330 1230272電力交易，電力交易，系統(tǒng)互聯(lián)，系統(tǒng)互聯(lián)，地下電纜地下電纜Valhall201078150300/11-292綠色環(huán)保，綠色環(huán)保，海底電纜海底電纜世界上已投運的柔性直流輸電工程世界上已投運的柔性直流輸電工程9工程工程投運年投運年輸送功輸送功率率/MW直流電直流電壓壓/kV兩側(cè)交兩側(cè)交流電壓流電壓直流直流電流電流/A電纜電纜長度長度/km用途用途Nord E.ON 12009400150170/380-203風(fēng)電并網(wǎng)風(fēng)電并網(wǎng)Caprivi Link2009300350400/

9、330-970弱電網(wǎng)互聯(lián)弱電網(wǎng)互聯(lián)Trans Bay Cable2010400200400-88大城市供電大城市供電南匯工程南匯工程201118303530010風(fēng)電并網(wǎng)風(fēng)電并網(wǎng)世界上已投運的柔性直流輸電工程世界上已投運的柔性直流輸電工程10工程工程投運年投運年輸送輸送功率功率/MW直流直流電壓電壓/kV兩側(cè)兩側(cè)交流交流電壓電壓直流直流電流電流/A電纜電纜長度長度/km用途用途East West Interconnector，UK2012500200-1250-電網(wǎng)互電網(wǎng)互聯(lián)，黑聯(lián)，黑啟動啟動2013800320150/380125075,90風(fēng)電并風(fēng)電并網(wǎng)網(wǎng)Skagerrak HVDC In

10、terconnections（Pole 4）20147005004001400140,104電網(wǎng)互電網(wǎng)互聯(lián)聯(lián)世界上在建的部分柔性直流輸電工程世界上在建的部分柔性直流輸電工程11工程工程投運年投運年輸送功輸送功率率/MW直流直流電壓電壓/kV兩側(cè)兩側(cè)交流交流電壓電壓直流直流電流電流/A電纜電纜長度長度/km用途用途INELFE（法（法-西）西）201321000320400/400156060電網(wǎng)互電網(wǎng)互聯(lián)聯(lián)HelWin1(德國德國)2013576250150/380115085,45風(fēng)電并風(fēng)電并網(wǎng)網(wǎng)BorWin2(德國德國)2013800300155/4001330140,104風(fēng)電并風(fēng)電并網(wǎng)

11、網(wǎng)世界上在建的部分柔性直流輸電工程世界上在建的部分柔性直流輸電工程12 從世界上第一個試驗性的工程從世界上第一個試驗性的工程赫爾斯揚赫爾斯揚（Hellsjion）工程至今，）工程至今，VSC-HVDC最大輸電容量最大輸電容量由由3MW發(fā)展到發(fā)展到21000MW，直流電壓由，直流電壓由10kV提升提升到到500kV。 隨著直流電纜制造水平和半導(dǎo)體器件制造工藝的隨著直流電纜制造水平和半導(dǎo)體器件制造工藝的快速提升，高電壓大容量的柔性直流輸電系統(tǒng)將具快速提升，高電壓大容量的柔性直流輸電系統(tǒng)將具備應(yīng)用于大規(guī)模輸電網(wǎng)的能力。備應(yīng)用于大規(guī)模輸電網(wǎng)的能力。13內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要1 柔性直流輸電的發(fā)展柔性直

12、流輸電的發(fā)展2 柔性直流輸電運行原理柔性直流輸電運行原理3 柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略4 柔性直流輸電典型工程柔性直流輸電典型工程5 柔性直流輸電柔性直流輸電RTDS仿真建模仿真建模6 我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀14傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)（傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)（LCC-HVDC）的拓撲）的拓撲15柔性直流輸電系統(tǒng)（柔性直流輸電系統(tǒng)（VSC-HVDC）的拓撲）的拓撲（二電平為例）（二電平為例） 電抗器 濾波器 Us VSC 濾波器 電抗器 VSC Uc 直流輸電線 16電流源換流器電流源換流器 電壓源換流器電壓源換流器晶閘管（晶閘管（Thyris

13、tor） 絕緣柵雙極型晶體管絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)17電流源和電壓源換流器的比較電流源和電壓源換流器的比較電流源換流器電流源換流器電壓源換流器電壓源換流器電抗器電抗器L作為直流側(cè)的儲能元作為直流側(cè)的儲能元件，電容器件，電容器C作為交流側(cè)的儲作為交流側(cè)的儲能元件能元件電容器電容器C作為直流側(cè)的儲能元作為直流側(cè)的儲能元件，電抗器件，電抗器L作為交流側(cè)的儲作為交流側(cè)的儲能元件能元件直流電流是單向的，直流電壓直流電流是單向的，直流電壓極性隨直流潮流而變化極性隨直流潮流而變化直流電壓是單向的，直流電流直流電壓是單向的，直流電流極性隨直流潮流而變化極性隨直流潮流而變化控制快速準(zhǔn)確控制快速準(zhǔn)確控制

14、較慢控制較慢損耗較小損耗較小損耗較大損耗較大容量大容量大容量相對小容量相對小故障承受能力和可靠性較高故障承受能力和可靠性較高故障承受能力和可靠性較低故障承受能力和可靠性較低18HVDCVSC-HVDC交流側(cè)提供換相電流，交流側(cè)提供換相電流，受端受端為有源網(wǎng)絡(luò)為有源網(wǎng)絡(luò)，且容量足夠大，且容量足夠大，否則易發(fā)生換相失敗否則易發(fā)生換相失敗電流自關(guān)斷，可向電流自關(guān)斷，可向無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)供電供電吸收大量的無功功率，約為吸收大量的無功功率，約為輸送直流功率的輸送直流功率的4060，需要大量的無功功率補償和需要大量的無功功率補償和濾波設(shè)備濾波設(shè)備 不需要交流側(cè)提供無功功率且能不需要交流側(cè)提供無功功率且能起

15、到起到STATCOM的作用，即動態(tài)的作用，即動態(tài)補償交流母線的無功功率，穩(wěn)定補償交流母線的無功功率，穩(wěn)定交流母線電壓。交流母線電壓。若若VSC容量允許，容量允許，VSC-HVDC 系統(tǒng)可向故障系統(tǒng)提系統(tǒng)可向故障系統(tǒng)提供有功功率和無功功率的緊急支供有功功率和無功功率的緊急支援，提高系統(tǒng)功角電壓的穩(wěn)定性援，提高系統(tǒng)功角電壓的穩(wěn)定性。19HVDCVSC-HVDC潮流翻轉(zhuǎn)時，直流電流方向不潮流翻轉(zhuǎn)時，直流電流方向不變而直流電壓極性發(fā)生翻轉(zhuǎn)，變而直流電壓極性發(fā)生翻轉(zhuǎn)，不利于構(gòu)建多端直流輸電系統(tǒng)不利于構(gòu)建多端直流輸電系統(tǒng) 潮流翻轉(zhuǎn)時直流電流反向，而潮流翻轉(zhuǎn)時直流電流反向，而直流電壓極性不變，直流電壓極性不

16、變，有利于構(gòu)有利于構(gòu)成并聯(lián)多端直流系統(tǒng)成并聯(lián)多端直流系統(tǒng)換流器對于交流系統(tǒng)來說，除換流器對于交流系統(tǒng)來說，除了是一個負荷（在整流站）和了是一個負荷（在整流站）和一個電源（在逆變站）以外，一個電源（在逆變站）以外，還是一個諧波電流源還是一個諧波電流源 采用采用SPWM技術(shù)，開關(guān)頻率較技術(shù)，開關(guān)頻率較高，經(jīng)低通濾波后就可得到所高，經(jīng)低通濾波后就可得到所需的交流電壓，可不用換流變需的交流電壓，可不用換流變壓器，所需濾波裝置的容量也壓器，所需濾波裝置的容量也大大減小大大減小控制量只有觸發(fā)角，控制量只有觸發(fā)角，2個象限運個象限運行，不可單獨控制有功功率或行，不可單獨控制有功功率或無功功率無功功率 可在可

17、在4個象限運行，同時且獨立個象限運行，同時且獨立控制有功和無功功率控制有功和無功功率換流站間需要通訊換流站間需要通訊換流站間的通訊不是必需的換流站間的通訊不是必需的20此外，由于此外，由于VSC交流側(cè)電流可以控制，同交流側(cè)電流可以控制，同HVDC，不會增不會增加系統(tǒng)的短路容量加系統(tǒng)的短路容量，也即增加柔性直流輸電線路后，交流系統(tǒng)，也即增加柔性直流輸電線路后，交流系統(tǒng)的保護整定無需改變。的保護整定無需改變。VSC-HVDC能夠提高系統(tǒng)阻尼，能夠提高系統(tǒng)阻尼，通常情況下通常情況下不會引起發(fā)電不會引起發(fā)電機組的次同步振蕩，而且會機組的次同步振蕩，而且會提高發(fā)電機組的次同步阻尼提高發(fā)電機組的次同步阻尼

18、。VSC-HVDC換流站設(shè)備小型化和標(biāo)準(zhǔn)模塊化模塊化設(shè)計，換流站設(shè)備小型化和標(biāo)準(zhǔn)模塊化模塊化設(shè)計，占地面積小，設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試占地面積小，設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試周期大大縮短周期大大縮短，并具有，并具有更高的可靠性更高的可靠性。21 電壓源換流器有多種拓撲結(jié)構(gòu)，但換流器基本運行原理大致相同，假設(shè)交流系統(tǒng)電壓Us相位是s，換流器出口電壓Uc相位滯后Us角度為，雙極直流母線電壓差為Ud,則 其中，為直流電壓利用率，當(dāng)VSC采用SPWM調(diào)制時，=0.816；M為調(diào)制比，定義為VSC輸出相電壓峰值與單極直流電壓的比值?？梢姡瑢τ诮涣飨到y(tǒng)而言，VSC可等效于一個端電壓幅值、相角均可控，無旋轉(zhuǎn)慣量的同

19、步發(fā)電機。cdd3()()222ssMMUUU22 2sinsinSCSSU UK UPXX2(cos )(1cos )SSCSSU UUUKQXXCSUKU其中，由上圖可得，從交流系統(tǒng)看進去的有功和無功功率為：換流站輸出電壓增益K定義為VSC輸出電壓與交流系統(tǒng)電壓的比值；之前調(diào)制比M定義為VSC輸出電壓與直流電壓的比值。二者定義不同，但均可以反應(yīng)VSC輸出電壓幅值的變化。23 保持恒定而改變K時，得到一系列的直線，如邊界值 min和 max； 保持K恒定而改變時，能得到一系列曲線，如Kmin=1-x, Ki=1.0, Kmax=1+x等； 當(dāng)使換流站傳輸能力恒定將得到|P+Q|=1的圓; m

20、in Vn=1.0 Q (p,u) inductive Kmin=1-x Kmax=1+x |Pn+Qn|=1 Ki=1.0 capacitive P（p,u） max VSC的PQ圖24 通過以上分析可知，改變VSC輸出電壓的幅值和相位可以使其連續(xù)運行在功率圓內(nèi)的任意一點。因此，它能完全獨立解耦地控制有功功率和無功功率的交換。 若不需要傳輸有功功率，換流站可以作為STATCOM運行，為交流系統(tǒng)提供容性或感性無功支持，這與傳統(tǒng)HVDC需要消耗大量無功功率是有本質(zhì)區(qū)別的。25內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要1 柔性直流輸電的發(fā)展柔性直流輸電的發(fā)展2 柔性直流輸電運行原理柔性直流輸電運行原理3 柔性直流輸電

21、換流器拓撲及調(diào)制策略柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略4 柔性直流輸電典型工程柔性直流輸電典型工程5 柔性直流輸電柔性直流輸電RTDS仿真建模仿真建模6 我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀26現(xiàn)在世界范圍內(nèi)已投運的柔性直流輸電大多為兩電平結(jié)構(gòu)27三電平結(jié)構(gòu)也有工程投運，比兩電平結(jié)構(gòu)開關(guān)頻率低，損耗小。_ 0.3150 0.3200 0.3250 0.3300 0.3350 0.3400 0.3450 0.3500 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 _ c 1 _ c 2 _ aa -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 _ 28模塊化多電平換流器（

22、MMC）由西門子公司首先實施29正常工作狀態(tài)下，子模塊（SM）可以輸出0或電容電壓30MMC各相任意時刻導(dǎo)通子模塊數(shù)相同，以維持直流電壓恒定。31電壓諧波畸變率小電壓諧波畸變率小 MMC輸出的多電平波形輸出的多電平波形 兩、三電平兩、三電平VSC輸出波形輸出波形MMC的技術(shù)優(yōu)勢：的技術(shù)優(yōu)勢：MMC32 MMC調(diào)制策略的本質(zhì)是使調(diào)制策略的本質(zhì)是使MMC輸出所期望的多電平波形，輸出所期望的多電平波形，工程中主要采用工程中主要采用載波移相正弦脈寬調(diào)制（載波移相正弦脈寬調(diào)制（CPS-SPWM）和和最近電最近電平逼近調(diào)制（平逼近調(diào)制（NLM），其中，其中CPS-SPWM適用于電平數(shù)較低的場適用于電平數(shù)較

23、低的場合，合，NLM適用于具有極高電平數(shù)的場合。適用于具有極高電平數(shù)的場合。CPS-SPWM調(diào)制示意圖33 NLM調(diào)制示意圖 已建成的美國已建成的美國TBC工程以及上海南匯風(fēng)電場都采用工程以及上海南匯風(fēng)電場都采用NLM結(jié)合電容電壓排序均壓方法。結(jié)合電容電壓排序均壓方法。34ABB公司提出的級聯(lián)兩電平（Cascaded Two Level, CTL）結(jié)構(gòu)35CTL結(jié)構(gòu)本質(zhì)上與MMC類似，輸出電壓仍為多電平，但由于ABB公司具有IGBT直接串聯(lián)的技術(shù)優(yōu)勢，CTL結(jié)構(gòu)中子模塊耐壓提高，在相同直流電壓和容量下，其電平數(shù)可大大降低，簡化了控制系統(tǒng)以及所需I/O接口數(shù)目。ABB公司正在建設(shè)以CTL結(jié)構(gòu)為換

24、流器拓撲的柔性直流輸電工程，預(yù)計2013年投運。36ALSTOM公司提出的全橋多電平結(jié)構(gòu)（a)全橋多電平結(jié)構(gòu)（b）子模塊結(jié)構(gòu)37ALSTOM公司提出的新型混合級聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)38與與2、3電平電平VSC相比，相比，MMC的儲能電容分布在橋臂中，橋的儲能電容分布在橋臂中，橋臂可等效為可控電壓源，因此子模塊臂可等效為可控電壓源，因此子模塊電容電壓平衡控制電容電壓平衡控制和和相相間環(huán)流抑制間環(huán)流抑制使其控制系統(tǒng)變得復(fù)雜。使其控制系統(tǒng)變得復(fù)雜。與與2、3電平電平VSC相同，相同，MMC也無法穿越直流故障，必須采也無法穿越直流故障，必須采用可靠性較高的直流電纜，直流故障時必須閉鎖換流器同時用可靠性較高的直

25、流電纜，直流故障時必須閉鎖換流器同時跳開交流斷路器來保護換流器，電力傳輸被迫中斷。跳開交流斷路器來保護換流器，電力傳輸被迫中斷。39基于基于MMC所具備的優(yōu)點，以及為了打破所具備的優(yōu)點，以及為了打破ABB公司在公司在IGBT串聯(lián)技術(shù)上的壟斷，世界范圍內(nèi)在建的柔性直流工程，大多串聯(lián)技術(shù)上的壟斷，世界范圍內(nèi)在建的柔性直流工程，大多采用采用MMC結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。40u2000MW換流器將在不遠的將來投入市場；換流器將在不遠的將來投入市場；u基于基于MMC換流器拓撲的柔性直流輸電是未來直流輸電換流器拓撲的柔性直流輸電是未來直流輸電領(lǐng)域的發(fā)展趨勢；領(lǐng)域的發(fā)展趨勢；u多端直流多端直流輸電以及輸電以及直流斷路器

26、直流斷路器是研究熱點。是研究熱點。u會議得到的其他信息會議得到的其他信息2011年電力系統(tǒng)及能源國際會議（年電力系統(tǒng)及能源國際會議（EPEC2011）在加拿大）在加拿大曼尼托巴省溫尼伯市舉行，會上曼尼托巴省溫尼伯市舉行，會上TransGrid Solutions (TGS) 公司總裁公司總裁Mohamed Rashwan指出指出：41內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要1 柔性直流輸電的發(fā)展柔性直流輸電的發(fā)展2 柔性直流輸電運行原理柔性直流輸電運行原理3 柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略4 柔性直流輸電典型工程柔性直流輸電典型工程5 柔性直流輸電柔性直流輸電RTDS仿真建模仿

27、真建模6 我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀42 西門子公司建設(shè)的世界上第一個采用西門子公司建設(shè)的世界上第一個采用MMC結(jié)構(gòu)的柔性結(jié)構(gòu)的柔性直流輸電工程：直流輸電工程：HVDC PLUS工程工程“Trans Bay Cable Project （TBC）”，已于，已于2010年投運。工程的目的是用來消年投運。工程的目的是用來消除加利福尼亞州匹茲堡到舊金山之間的輸電瓶頸并增強系統(tǒng)除加利福尼亞州匹茲堡到舊金山之間的輸電瓶頸并增強系統(tǒng)的安全性和可靠性。工程投運初期前的安全性和可靠性。工程投運初期前6個月曾遇到一些問題，個月曾遇到一些問題，現(xiàn)在運行正常（現(xiàn)在運行正常（EPEC2011會議

28、會議ALSTOM工程師提到）。工程師提到）。43“Trans Bay Cable Project”傳輸容量：傳輸容量： 400MW直流電壓：直流電壓：200kV橋臂子模塊數(shù)：橋臂子模塊數(shù)：216“Trans Bay Cable Project”44TBC工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖45TBC工程電纜的鋪設(shè)工程電纜的鋪設(shè)46TBC工程閥廳的布置工程閥廳的布置u建成后把匹茲堡富余電力送到舊金山，避免在舊金山新建建成后把匹茲堡富余電力送到舊金山，避免在舊金山新建電廠；電廠；u兩端換流站均位于市區(qū)，基于多電平換流器的換流站占地兩端換流站均位于市區(qū)，基于多電平換流器的換流站占地面積小，噪聲低；面

29、積小，噪聲低；u工程總體造價約為工程總體造價約為40億美金，西門子訂單約為億美金，西門子訂單約為15億美金；億美金；u西門子第一個柔性直流輸電工程，同時也是第一個采用多西門子第一個柔性直流輸電工程，同時也是第一個采用多電平換流器的柔性直流輸電工程，已在電平換流器的柔性直流輸電工程，已在2010年年4月份正式月份正式投運投運跨灣項目工程概況及參數(shù)跨灣項目工程概況及參數(shù)額定輸送容量：額定輸送容量： 400 MW額定直流電壓：額定直流電壓： 200 kV額定直流電流：額定直流電流： 1000 A傳輸電纜長度：傳輸電纜長度： 2 88 km跨灣項目工程概況及參數(shù)跨灣項目工程概況及參數(shù)與常規(guī)直流方案換流

30、站相比減少了占地與常規(guī)直流方案換流站相比減少了占地比較項目比較項目HVDCHVDC PLUS 方案方案換流站建筑物高度換流站建筑物高度19.8米米10.7米米舊金山伊利諾伊街道噪音舊金山伊利諾伊街道噪音72dB48dB避雷針高度避雷針高度26米米20米米覆蓋區(qū)域覆蓋區(qū)域20,200平方米平方米 12,100平方米平方米交流濾波器交流濾波器需要需要不需要不需要布局大量設(shè)備導(dǎo)致布局布局大量設(shè)備導(dǎo)致布局受限受限可以較為靈活布置，美觀可以較為靈活布置，美觀變壓器變壓器換流變壓器換流變壓器可使用常規(guī)變壓器，體積較小可使用常規(guī)變壓器，體積較小無功支持無功支持無無兩換流站能夠提供兩換流站能夠提供170至至-

31、300Mvar無功無功受端電源受端電源需要需要不需要不需要HVDC PLUS 與與HVDC的比較的比較 換流橋換流橋 換流變壓器換流變壓器 換流電抗器換流電抗器 交流濾波器交流濾波器 直流電容器直流電容器 直流電纜直流電纜 控制與保護系統(tǒng)控制與保護系統(tǒng)換流橋每個橋臂是由若干個換流橋每個橋臂是由若干個IGBT級聯(lián)而成。對于大容量換流級聯(lián)而成。對于大容量換流器，每臂可能有上百個器，每臂可能有上百個IGBT級聯(lián)而成。級聯(lián)而成。IGBT旁邊都反并聯(lián)旁邊都反并聯(lián)一個二極管，它不僅是負載向直流側(cè)反饋能量的通道，同時一個二極管，它不僅是負載向直流側(cè)反饋能量的通道，同時也起續(xù)流的作用。也起續(xù)流的作用。不同于不

32、同于CSC-HVDC，VSC-HVDC并不需要特殊的換并不需要特殊的換流變壓器或移相變壓器，其所用換流變壓器與流變壓器或移相變壓器，其所用換流變壓器與常規(guī)常規(guī)的單相或三相變壓器大體類似的單相或三相變壓器大體類似。換流電抗器是換流電抗器是VSC與交流側(cè)能量交換的紐帶，決定與交流側(cè)能量交換的紐帶，決定有功功率與無功功率的控制性能有功功率與無功功率的控制性能作用作用 濾除換流器所產(chǎn)生的特征諧波，以濾除換流器所產(chǎn)生的特征諧波，以獲得期望的基波電流和基波電壓；獲得期望的基波電流和基波電壓；抑制直流過電流的上升速度。抑制直流過電流的上升速度。 作用作用： 為逆變器提供電壓支撐；為逆變器提供電壓支撐； 緩沖

33、橋臂關(guān)斷時的沖擊電流；緩沖橋臂關(guān)斷時的沖擊電流； 減小直流側(cè)諧波。減小直流側(cè)諧波。VSC-HVDC系統(tǒng)簡介-直流電容器換流站在較高的開關(guān)頻率下，其輸出的交流電壓和電流中含換流站在較高的開關(guān)頻率下，其輸出的交流電壓和電流中含有的低次諧波很少。有的低次諧波很少。換流電抗器的濾波作用使得電流的諧波較容易符合標(biāo)準(zhǔn)。然換流電抗器的濾波作用使得電流的諧波較容易符合標(biāo)準(zhǔn)。然而，在沒有任何濾波裝置的情況下，輸出的交流電壓中還含而，在沒有任何濾波裝置的情況下，輸出的交流電壓中還含有一定量的高次諧波，且其總的諧波畸變率并不能達到相關(guān)有一定量的高次諧波，且其總的諧波畸變率并不能達到相關(guān)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。故裝設(shè)小容量濾波器

34、。的諧波標(biāo)準(zhǔn)。故裝設(shè)小容量濾波器。 作用作用：濾去交流側(cè)電壓諧波分量；濾去交流側(cè)電壓諧波分量；對系統(tǒng)提供部分無功補償?shù)淖饔谩ο到y(tǒng)提供部分無功補償?shù)淖饔?。從交流系統(tǒng)側(cè)看過去，從交流系統(tǒng)側(cè)看過去，VSC-HVDC等等效為一個諧波電壓源效為一個諧波電壓源 (圖圖a)。其中，。其中，Lc是換流電抗，是換流電抗，Ls是系統(tǒng)等效電抗。是系統(tǒng)等效電抗。圖圖b是是h次諧波電壓等效網(wǎng)絡(luò)，使交流次諧波電壓等效網(wǎng)絡(luò)，使交流濾波器的濾波器的h次諧波阻抗近似為零，則次諧波阻抗近似為零，則其與交流系統(tǒng)的等效阻抗其與交流系統(tǒng)的等效阻抗Xeq便遠遠小便遠遠小于換流電抗器的阻抗于換流電抗器的阻抗Xc (圖圖c)。于是，于是，

35、h次諧波電壓次諧波電壓uh便近乎全部地便近乎全部地降落在降落在Xc上，系統(tǒng)所分得的那部分電上，系統(tǒng)所分得的那部分電壓就很少。這就是壓就很少。這就是VSC系統(tǒng)中濾波器系統(tǒng)中濾波器的工作原理。的工作原理。60內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要1 柔性直流輸電的發(fā)展柔性直流輸電的發(fā)展2 柔性直流輸電運行原理柔性直流輸電運行原理3 柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略4 柔性直流輸電典型工程柔性直流輸電典型工程5 柔性直流輸電數(shù)字物理閉環(huán)仿真柔性直流輸電數(shù)字物理閉環(huán)仿真6 我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀61柔性直流輸電系統(tǒng)在投運前非常有必要對所采用的柔性直流輸電系統(tǒng)在

36、投運前非常有必要對所采用的控制保護策略以及物理控制器進行控制保護策略以及物理控制器進行實時仿真驗證實時仿真驗證，以，以保證工程投運后的可靠性。保證工程投運后的可靠性。2、3電平電平VSC-HVDC在在RTDS下建模較容易實現(xiàn)，下建模較容易實現(xiàn)，MMC-HVDC在在RTDS中全中全數(shù)字建模以及數(shù)字物理混合仿真往往受限于數(shù)字建模以及數(shù)字物理混合仿真往往受限于RTDS中中板卡數(shù)目以及板卡數(shù)目以及I/O接口數(shù)目，是當(dāng)前國內(nèi)外研究熱點。接口數(shù)目，是當(dāng)前國內(nèi)外研究熱點。課題組課題組2010年與網(wǎng)聯(lián)公司合作項目年與網(wǎng)聯(lián)公司合作項目“多電平柔性直多電平柔性直流輸電系統(tǒng)流輸電系統(tǒng)RTDS模型研究模型研究”，對，

37、對MMC-HVDC在在RTDS中建模進行了基礎(chǔ)研究。中建模進行了基礎(chǔ)研究。62（1）需要在）需要在RTDS小步長環(huán)境下建模小步長環(huán)境下建模 MMC開關(guān)頻率低，可以考慮在開關(guān)頻率低，可以考慮在RTDS大步長下建模，但大步長下建模，但大步長下沒有大步長下沒有IGBT及二極管的現(xiàn)成模型，受硬件資源限制，及二極管的現(xiàn)成模型，受硬件資源限制，MMC與兩、三電平與兩、三電平VSC一樣必須在一樣必須在小步長下建模小步長下建模，則需要研，則需要研究其與外部變壓器、電纜線路及其它部分的接口設(shè)計原理。究其與外部變壓器、電纜線路及其它部分的接口設(shè)計原理。（2）MMC與兩、三電平與兩、三電平VSC建模的不同點建模的不

38、同點 兩、三電平兩、三電平VSC可以直接使用可以直接使用RTDS小步長下已有模型建模；小步長下已有模型建模；MMC必須使用必須使用RTDS公司新近開發(fā)的公司新近開發(fā)的CHAINV3模塊模塊進行建進行建模，其使用方法相對較復(fù)雜。模，其使用方法相對較復(fù)雜。 63（3） RTDS硬件資源限制硬件資源限制 MMC的電平數(shù)越高，利用的電平數(shù)越高，利用CHAINV3模塊對其進行建模模塊對其進行建模時所需時所需GPC卡數(shù)量卡數(shù)量也越多。例如對雙端也越多。例如對雙端17電平電平MMC-HVDC在在RTDS下建模時，共需兩個下建模時，共需兩個RACK，10塊塊GPC卡。卡。 為了研究為了研究RTDS與外部物理控

39、制器的接口設(shè)計方法，使用與外部物理控制器的接口設(shè)計方法，使用GTDO和和GTDI卡實現(xiàn)卡實現(xiàn)MMC的控制脈沖經(jīng)的控制脈沖經(jīng)RTDS外部循環(huán)。外部循環(huán)。MMC的電平數(shù)越高，所需板卡數(shù)量也越多。目前只能實現(xiàn)單的電平數(shù)越高，所需板卡數(shù)量也越多。目前只能實現(xiàn)單端端17電平電平MMC-HVDC控制脈沖的外部循環(huán)。控制脈沖的外部循環(huán)。 64多電平柔性直流輸電的主回路建模多電平柔性直流輸電的主回路建模。利用。利用RTDS專門為仿真專門為仿真高頻動作的全控型電力電子器件而設(shè)計的小步長（高頻動作的全控型電力電子器件而設(shè)計的小步長（1.42.5s）仿真模型，建立多電平柔性直流輸電換流閥組及觸發(fā)脈沖發(fā)仿真模型，建立

40、多電平柔性直流輸電換流閥組及觸發(fā)脈沖發(fā)生裝置的仿真模型，并采用具有高速運算能力的生裝置的仿真模型，并采用具有高速運算能力的GPC處理器處理器對小步長模型進行求解，研究柔性直流輸電的換流特性。對小步長模型進行求解，研究柔性直流輸電的換流特性。多電平柔性直流輸電換流器模型與外部控制器的接口設(shè)計多電平柔性直流輸電換流器模型與外部控制器的接口設(shè)計。研究研究RTDS與外部控制設(shè)備的連接和板卡配置方案，以滿足實與外部控制設(shè)備的連接和板卡配置方案，以滿足實時性要求。時性要求。小步長換流器模型與外部電路的接口設(shè)計小步長換流器模型與外部電路的接口設(shè)計。利用。利用RTDS研究研究小步長子系統(tǒng)模塊封裝技術(shù)及其與大、

41、小步長變壓器、電纜小步長子系統(tǒng)模塊封裝技術(shù)及其與大、小步長變壓器、電纜線路及其它部分的接口設(shè)計方法。線路及其它部分的接口設(shè)計方法。65u 利用利用RTDS中中已有已有開關(guān)開關(guān)器件建模器件建模一個一個Bridge Box無法實現(xiàn)無法實現(xiàn)所需要的所需要的MMC仿真仿真規(guī)模規(guī)模?？紤]使用小線路模型考慮使用小線路模型（VSC Cross Card Bergeron TLine model ）增加增加仿真仿真規(guī)模規(guī)模。66使用使用一塊一塊GPC卡卡對對MMC-HVDC的的兩相建兩相建模，可以達到的仿真模，可以達到的仿真規(guī)模規(guī)模如右圖所示：如右圖所示： 利用利用RTDS自帶的自帶的元件采用元件采用VSC

42、Cross Card Bergeron Tline Model可以在一定程度可以在一定程度上增大仿真規(guī)模，但上增大仿真規(guī)模，但是仍是仍無法無法從根本上解從根本上解決仿真決仿真規(guī)模受限規(guī)模受限的問的問題。題。67u 考慮利用考慮利用CBuilder在大步長下在大步長下建模建模 大步長下沒有大步長下沒有IGBT及二極管的現(xiàn)成模型，需要及二極管的現(xiàn)成模型，需要利用利用RTDS中中CBuilder自定義；自定義； 一個一個GPC處器只可以處理處器只可以處理5個自定義元件；個自定義元件； 限于硬件資源無法實現(xiàn)限于硬件資源無法實現(xiàn)MMC在大步長下建模在大步長下建模 。68u 利用利用CHAINV3對對MM

43、C拓撲結(jié)構(gòu)建模拓撲結(jié)構(gòu)建模 RSCAD 2.015從從2009年年11月開始可以下載使用月開始可以下載使用CHAINV3模塊模塊，如下圖所示：，如下圖所示：69（1）一塊）一塊GPC處理器可以處理的模塊數(shù)（半橋數(shù)）處理器可以處理的模塊數(shù)（半橋數(shù)）每個每個GPC處理器可以容納處理器可以容納56個半橋。經(jīng)過測試，在個半橋。經(jīng)過測試，在Bridge Box中不包括變壓器時，一個中不包括變壓器時，一個GPC處理器上的半橋處理器上的半橋數(shù)不超過數(shù)不超過48個時可以成功編譯；半橋數(shù)超過個時可以成功編譯；半橋數(shù)超過48不超過不超過54編編譯時會有警告，但可以通過。在譯時會有警告，但可以通過。在Bridge

44、Box中包括變壓器中包括變壓器（如下圖）時，一個（如下圖）時，一個GPC處理器上的半橋數(shù)不超過處理器上的半橋數(shù)不超過48個時個時可以成功編譯；半橋數(shù)超過可以成功編譯；半橋數(shù)超過48時編譯出現(xiàn)錯誤，無法通過。時編譯出現(xiàn)錯誤，無法通過。 70（2）一塊）一塊GPC處理器處理一相橋臂的能力處理器處理一相橋臂的能力 如果將兩個如果將兩個CHAINV3模塊分配到一個處理器上，每模塊分配到一個處理器上，每個模塊最多只能容納個模塊最多只能容納19個個SM模塊。模塊。（3）三塊）三塊GPC卡處理三相卡處理三相MMC電路的能力電路的能力 建立三相的建立三相的MMC模型，通過小步長線路模型進行互聯(lián)。模型，通過小步

45、長線路模型進行互聯(lián)。經(jīng)過測試，有如下結(jié)論：經(jīng)過測試，有如下結(jié)論： 采用小步長線路模型聯(lián)接時，采用小步長線路模型聯(lián)接時，MMC模型可達到每個橋臂模型可達到每個橋臂37個子模塊的規(guī)模；但是小步長傳輸線需增長來使個子模塊的規(guī)模；但是小步長傳輸線需增長來使傳輸時間傳輸時間大于大于最大的最大的小步長時間小步長時間（3s）。）。71測試電路如下圖、右圖：測試電路如下圖、右圖：主電路主電路VB1中中A相拓撲圖相拓撲圖72 采用小步長線路模型可以擴大仿真規(guī)模，達到所需要采用小步長線路模型可以擴大仿真規(guī)模，達到所需要的的MMC的電平數(shù)。但引入小步長線路模型后不能使的電平數(shù)。但引入小步長線路模型后不能使MMC換流

46、器的運行特性發(fā)生改變，因此要分析換流器的運行特性發(fā)生改變，因此要分析小步長線路模型小步長線路模型對對MMC換流器運行性能的影響換流器運行性能的影響。 在在RTDS中小步長線路模型有兩種形式，一種是由中小步長線路模型有兩種形式，一種是由TLine元件形成的小步長線路模型，另一種是基于元件形成的小步長線路模型，另一種是基于TLines數(shù)據(jù)文件的小步長線路模型。將兩者分別稱為數(shù)據(jù)文件的小步長線路模型。將兩者分別稱為小步長線路小步長線路模型（模型（TLine元件）元件）與與小步長線路模型（小步長線路模型（TLines數(shù)據(jù)文數(shù)據(jù)文件）件）。73測試方法測試方法： 建立簡單的測試電路，對小步長線路模型的基

47、本使用方建立簡單的測試電路，對小步長線路模型的基本使用方法及對電路性能的影響進行簡單的測試和驗證。法及對電路性能的影響進行簡單的測試和驗證。測試所用電路：測試所用電路： 主電路拓撲結(jié)構(gòu)的主電路拓撲結(jié)構(gòu)的電平數(shù)為電平數(shù)為3。 子模塊中的電容器用理想電源來代替，目的只是為了簡子模塊中的電容器用理想電源來代替，目的只是為了簡單測試控制系統(tǒng)的正確性。單測試控制系統(tǒng)的正確性。 控制系統(tǒng)為采用控制系統(tǒng)為采用CBuilder自定義的三電平脈沖控制系統(tǒng)。自定義的三電平脈沖控制系統(tǒng)。 74 利用利用RTDS原有模型原有模型以及以及CHAINV3模塊搭建三電平模塊搭建三電平MMC整流器，對整流器，對采用采用小步長

48、線路模型和小步長線路模型和未采用小步長未采用小步長線路線路的整流器特性進行對比分析。的整流器特性進行對比分析。75 研究確定了采用研究確定了采用RTDS中中CHAINV3模塊對模塊對MMC換流閥建模換流閥建模 研究并掌握了小步長換流器模型與外部電路的接口設(shè)計方法研究并掌握了小步長換流器模型與外部電路的接口設(shè)計方法 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)變壓器選擇三角形研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)變壓器選擇三角形/星型接地的聯(lián)接組別且采星型接地的聯(lián)接組別且采用小步長線路模型時，單個用小步長線路模型時，單個CHAINV3模塊最多可以實現(xiàn)模塊最多可以實現(xiàn)38電平。電平。將若干個將若干個CHAINV3模塊串聯(lián)仿真一個橋臂，可以擴大仿真規(guī)模，模

49、塊串聯(lián)仿真一個橋臂，可以擴大仿真規(guī)模，但對但對RTDS的硬件資源有更高要求的硬件資源有更高要求 研究并掌握了多電平柔性直流輸電模型觸發(fā)脈沖外部循環(huán)的研究并掌握了多電平柔性直流輸電模型觸發(fā)脈沖外部循環(huán)的板卡配置方法，分別建立了控制脈沖經(jīng)板卡配置方法，分別建立了控制脈沖經(jīng)RTDS外部循環(huán)及內(nèi)部直外部循環(huán)及內(nèi)部直接觸發(fā)的雙端接觸發(fā)的雙端17電平電平MMC-HVDC小步長仿真模型小步長仿真模型761購買了兩塊購買了兩塊GTDI板卡，與一塊板卡，與一塊PXI-7813R，投，投資資12.7萬元。萬元。2依托依托RTDS，建立，建立了一個包括外置了一個包括外置控制器的閉環(huán)控制器的閉環(huán)11電平電平MMC-H

50、VDC系統(tǒng)，實現(xiàn)基本系統(tǒng)，實現(xiàn)基本閉環(huán)控制功能。閉環(huán)控制功能。3基于基于PXI虛擬儀虛擬儀器系統(tǒng)，投入器系統(tǒng)，投入14萬元。萬元。1117711RTDSRTDS（MMC-HVDCMMC-HVDC一次系統(tǒng)）一次系統(tǒng)）PXIPXI（MMC-HVDCMMC-HVDC監(jiān)控系統(tǒng)）監(jiān)控系統(tǒng)）觸發(fā)脈沖11.006671.013331.021.026671.033331.04-6-4-20246kVVCZ1 VAZ1 VBZ111電平開環(huán)觸發(fā)階梯波波形圖n一次系統(tǒng)中換流器沒有與交流系統(tǒng)相連；n開環(huán)系統(tǒng)主要用于解決信號采集、傳輸、基本處理等問題78111觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖一次系統(tǒng)中，換流器已與交流系統(tǒng)相連；一次系

51、統(tǒng)中，換流器已與交流系統(tǒng)相連；閉環(huán)系統(tǒng)主要解決基本控制功能程序的搭建和相關(guān)參數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)主要解決基本控制功能程序的搭建和相關(guān)參數(shù)的調(diào)試的調(diào)試系統(tǒng)狀態(tài)量系統(tǒng)狀態(tài)量RTDSRTDS（MMC-HVDCMMC-HVDC一次系統(tǒng)）一次系統(tǒng)）PXIPXI（MMC-HVDCMMC-HVDC監(jiān)控系統(tǒng)）監(jiān)控系統(tǒng)）79111RTDSGTAOGTDIPXIDO接線盒接線盒AI接線盒接線盒80111電平閉環(huán)觸發(fā)信號傳輸裝置電平閉環(huán)觸發(fā)信號傳輸裝置81111電平閉環(huán)運行實際裝置電平閉環(huán)運行實際裝置82100.016670.033330.050.066670.083330.1-6-4-20246kVVAZ1VBZ1VCZ1

52、11電平閉環(huán)觸發(fā)換流器出口電壓波形圖電平閉環(huán)觸發(fā)換流器出口電壓波形圖83100.016670.033330.050.066670.083330.10.150.159090.168180.177270.186360.195450.204550.213640.222730.231820.240910.25Ps00.016670.033330.050.066670.083330.11.011.010831.011671.01251.013331.014171.015Vrms定有功控制下有功波形定有功控制下有功波形定交流電壓控制下電壓有效值定交流電壓控制下電壓有效值84內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要1 柔性直

53、流輸電的發(fā)展柔性直流輸電的發(fā)展2 柔性直流輸電運行原理柔性直流輸電運行原理3 柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略柔性直流輸電換流器拓撲及調(diào)制策略4 柔性直流輸電典型工程柔性直流輸電典型工程5 柔性直流輸電柔性直流輸電RTDS仿真建模仿真建模6 我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀我國柔性直流輸電發(fā)展現(xiàn)狀85 1-上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程：上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程：投運時間：投運時間： 2011年年7月月傳輸功率：傳輸功率： 18MW直流電壓直流電壓: 30kVMMC電平數(shù)電平數(shù): 4986 1-上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程：上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程： 2011年年7月月25日，亞洲首項柔

54、性直流輸電日，亞洲首項柔性直流輸電示范工程示范工程上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程投入正式運行。這是我國第一條擁有完全自程投入正式運行。這是我國第一條擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、具有世界一流水平的柔性直流輸主知識產(chǎn)權(quán)、具有世界一流水平的柔性直流輸電線路，它的成功投運標(biāo)志著我國在智能電網(wǎng)電線路，它的成功投運標(biāo)志著我國在智能電網(wǎng)高端裝備方面取得重大突破，國家電網(wǎng)公司成高端裝備方面取得重大突破，國家電網(wǎng)公司成為世界上掌握該項技術(shù)的少數(shù)幾家公司之一。為世界上掌握該項技術(shù)的少數(shù)幾家公司之一。 系統(tǒng)參數(shù)：系統(tǒng)參數(shù)：u額定容量：額定容量：200MW 直流電壓直流電壓: 160 kV 20

55、13年年12月月25日，南方電網(wǎng)建設(shè)的世界第一個多日，南方電網(wǎng)建設(shè)的世界第一個多端柔性直流輸電示范工程、國家端柔性直流輸電示范工程、國家“863”計劃項目計劃項目廣東汕頭南澳廣東汕頭南澳160千伏多端柔性直流輸電示范工程千伏多端柔性直流輸電示范工程正式投運。這標(biāo)志著南方電網(wǎng)公司攻克了多端柔性直正式投運。這標(biāo)志著南方電網(wǎng)公司攻克了多端柔性直流輸電控制保護這一世界難題，成為世界上第一個完流輸電控制保護這一世界難題，成為世界上第一個完全掌握多端柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計、試驗、調(diào)試全掌握多端柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計、試驗、調(diào)試和運行全系列核心技術(shù)的企業(yè)。和運行全系列核心技術(shù)的企業(yè)。該工程分別在廣東汕頭

56、南澳島上的青澳、金牛各建設(shè)一座換流站，在大陸澄海區(qū)建設(shè)一座換流站，三個站容量分別為5萬千瓦、10萬千瓦和20萬千瓦，建設(shè)直流電纜混合輸電線路40.7公里。未來島上還將建設(shè)一座接納海上風(fēng)電的換流站。工程每年能輸送風(fēng)電5.6億千瓦時，以國家能源局公布的最新6000千瓦及以上供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率（326克/千瓦時）計算，相當(dāng)于減少標(biāo)煤消耗18.3萬噸，減少二氧化碳排放48.6萬噸。目前國際上尚無多端柔性直流輸電工程實踐經(jīng)驗。國家科技部2011年將“大型風(fēng)電場柔性直流輸電接入技術(shù)研究與開發(fā)” 課題列入國家863科技計劃重大專項，把南澳多端柔性直流輸電工程作為我國第一個自主化示范工程。該工程是我國繼800千伏

57、特高壓直流輸電工程之后，在國際直流輸電領(lǐng)域取得的又一重大創(chuàng)新成果，為遠距離大容量輸電、大規(guī)模間歇性清潔電源接入、多直流饋入、海上或偏遠地區(qū)孤島系統(tǒng)供電、構(gòu)建直流輸電網(wǎng)絡(luò)等提供安全高效的解決方案。該項目展示與示范了柔性直流輸電在風(fēng)電接入方面的技術(shù)優(yōu)勢，能至少提高風(fēng)電利用率5%10%。工程所有核心設(shè)備以及控制保護系統(tǒng)均為國內(nèi)首次研發(fā)，具有100%自主知識產(chǎn)權(quán)?！叭嵝浴笔窍鄬τ诔Ｒ?guī)直流輸電技術(shù)而言，采用先進的大功率電力電子器件組成的電壓源換流器（VSC），可以依據(jù)電網(wǎng)需要，靈活快捷地改變電能輸送的大小和方向，并提供更優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。多端柔性直流輸電系統(tǒng)模塊化多電平（MMC）技術(shù)，可靈活接入多個站點的

58、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、小水電等清潔能源，通過一個大容量、長距離的電力傳輸通道，到達多個城市的負荷中心。這為新能源并網(wǎng)、大型城市供電以及孤島供電等場合提供了一種有效的解決方案。872-南澳風(fēng)電場柔性直流南澳風(fēng)電場柔性直流863項目示范工程項目示范工程 該工程分別在廣東汕頭南澳島上的青澳、金牛各該工程分別在廣東汕頭南澳島上的青澳、金牛各建設(shè)一座換流站，在大陸澄海區(qū)建設(shè)一座換流站，三建設(shè)一座換流站，在大陸澄海區(qū)建設(shè)一座換流站，三個站容量分別為個站容量分別為5萬千瓦、萬千瓦、10萬千瓦和萬千瓦和20萬千瓦，建設(shè)萬千瓦，建設(shè)直流電纜混合輸電線路直流電纜混合輸電線路40.7公里。未來島上還將建設(shè)公里。未來

59、島上還將建設(shè)一座接納海上風(fēng)電的換流站。工程每年能輸送風(fēng)電一座接納海上風(fēng)電的換流站。工程每年能輸送風(fēng)電5.6億千瓦時，以國家能源局公布的最新億千瓦時，以國家能源局公布的最新6000千瓦及以上千瓦及以上供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率（供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率（326克克/千瓦時）計算，相當(dāng)于減少千瓦時）計算，相當(dāng)于減少標(biāo)煤消耗標(biāo)煤消耗18.3萬噸，減少二氧化碳排放萬噸，減少二氧化碳排放48.6萬噸。萬噸。88 目前國際上尚無多端柔性直流輸電工程實踐經(jīng)驗。國家科技部2011年將“大型風(fēng)電場柔性直流輸電接入技術(shù)研究與開發(fā)” 課題列入國家863科技計劃重大專項，把南澳多端柔性直流輸電工程作為我國第一個自主化示范工程。該工程是我國

60、繼800千伏特高壓直流輸電工程之后，在國際直流輸電領(lǐng)域取得的又一重大創(chuàng)新成果，為遠距離大容量輸電、大規(guī)模間歇性清潔電源接入、多直流饋入、海上或偏遠地區(qū)孤島系統(tǒng)供電、構(gòu)建直流輸電網(wǎng)絡(luò)等提供安全高效的解決方案。該項目展示與示范了柔性直流輸電在風(fēng)電接入方面的技術(shù)優(yōu)勢，能至少提高風(fēng)電利用率5%10%。工程所有核心設(shè)備以及控制保護系統(tǒng)均為國內(nèi)首次研發(fā)，具有100%自主知識產(chǎn)權(quán)。8990衢山島衢山島嵊泗島嵊泗島岱山島岱山島舟山島舟山島蘆潮港蘆潮港洋山島洋山島3-舟山舟山5端端MMC-HVDC直直流輸電工程啟動建設(shè)流輸電工程啟動建設(shè)系統(tǒng)參數(shù)：系統(tǒng)參數(shù)：u額定容量：額定容量：400MWu直流電壓直流電壓: 2