柔性直流输电
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柔性直流输电技术的应用探究柔性直流输电技术(Flexible DC Transmission, FDCT)是一种新型的输电技术,它采用直流电压进行能量传输,可以有效地解决传统交流输电技术的诸多问题,具有输电损耗小、占地面积小、环境污染小等优点。
随着科技的不断进步,柔性直流输电技术已经开始在实际工程中得到广泛应用。
本文将就柔性直流输电技术的应用进行探究,分析其在电力系统中的优势和发展前景。
一、柔性直流输电技术的原理与特点1. 原理柔性直流输电技术是一种通过控制直流电压和电流来实现能量输送和分配的技术。
其核心是采用高性能的功率电子设备对直流电压进行控制,以实现灵活的功率调节、电压调节和频率调节。
通过控制系统可以实现功率的快速响应和精确调节,使得柔性直流输电系统能够适应复杂多变的电网工况。
2. 特点(1)输电损耗小:相比于传统的交流输电技术,柔性直流输电技术在能量传输过程中损耗更小,能够有效节约能源。
(2)占地面积小:柔性直流输电技术所需的设备相对较小,可以在有限的空间内实现高效的能量传输。
(3)环境污染小:柔性直流输电技术的设备采用先进的电力电子元件,不会产生有害的电磁辐射和废气排放,对环境友好。
二、柔性直流输电技术在电力系统中的应用1. 长距离电力输送柔性直流输电技术在长距离的电力输送中具有明显的优势。
传统的交流输电技术在长距离输电过程中会出现较大的输电损耗,而柔性直流输电技术可以通过控制系统实现功率的精确调节,大大减小了输电损耗,提高了输电效率。
2. 大容量电力输送由于柔性直流输电技术具有较高的电压和电流调节能力,能够实现大容量的电力输送。
在大规模工业园区、城市用电中心等场景下,柔性直流输电技术可以有效地满足电力需求,支持电网的高容量输电。
3. 电力系统稳定性改善柔性直流输电技术在电力系统中的应用可以提高系统的稳定性。
通过柔性直流输电技术可以实现快速的电压调节和频率调节,对电网负载波动具有较强的适应能力,有助于降低电网的故障率和提高电网的可靠性。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述随着能源结构的优化和电网技术的发展,柔性直流输电(VSC-HVDC)技术以其独特的优势,在电力系统中的应用越来越广泛。
本文旨在全面概述柔性直流输电工程的技术研究、应用现状以及未来的发展趋势。
我们将从柔性直流输电的基本原理出发,深入探讨其关键技术和设备,包括换流器、控制系统、保护策略等。
我们还将分析柔性直流输电在新能源接入、电网互联、城市电网建设等领域的应用案例,评估其在实际运行中的性能表现。
我们将展望柔性直流输电技术的发展前景,探讨其在构建清洁、高效、智能的电力系统中发挥的重要作用。
通过本文的阐述,我们希望能够为从事柔性直流输电技术研究和应用的同行提供有益的参考和启示。
二、柔性直流输电技术原理柔性直流输电技术,又称为电压源换流器直流输电(VSC-HVDC),是近年来直流输电领域的一项重大技术革新。
与传统的基于电网换相换流器(LCC)的直流输电技术不同,柔性直流输电技术采用基于可关断器件的电压源换流器(VSC),这使得它在新能源接入、城市电网增容和孤岛供电等方面具有独特的优势。
柔性直流输电技术的核心在于电压源换流器(VSC)。
VSC采用可关断的电力电子器件(如绝缘栅双极晶体管IGBT),通过脉宽调制(PWM)技术实现对交流侧电压和电流的有效控制。
VSC既可以作为有功功率的源,也可以作为无功功率的源,因此它具有更好的控制灵活性和响应速度。
在柔性直流输电系统中,VSC通常与直流电容器和滤波器并联,以维持直流电压的稳定和滤除谐波。
VSC通过改变其输出电压的幅值和相位,可以独立地控制有功功率和无功功率的传输,从而实现对交流电网的灵活支撑。
柔性直流输电技术还采用了先进的控制系统,包括换流器控制、直流电压控制、功率控制等,以确保系统的稳定运行和电能质量。
这些控制系统可以根据系统的运行状态和实际需求,对VSC的输出进行实时调整,从而实现对交流电网的精准控制。
柔性直流输电技术以其独特的电压源换流器和先进的控制系统,实现了对交流电网的灵活支撑和精准控制。
柔性输电概念及相关术语柔性沟通输电系统是Flexible AC Transmission Systems)中文翻译,英文简称FACTS,指应用于沟通输电系统的电力电子装置,其中“柔性”是指对电压电流的可控性;如装置与系统并联可以对系统电压和无功功率进行掌握,装置与系统串联可以对电流和潮流进行掌握。
柔性输电又叫敏捷输电,有柔性直流输电和柔性沟通输电两种,本文参考DL/ T 1193 -2023,总结了与柔性输电相关的术语,供大家参考学习。
一、与柔性输电相关的基本术语1.柔性输电柔性沟通输电和柔性直流输电统称为柔性输电。
2.柔性沟通输电敏捷沟通输电基于电力电子设备或其他静止掌握设备来增加系统的可控性和功率传输力量的沟通输电方式。
3.柔性沟通输电系统敏捷沟通输电系统FACTS 基于电力电子设备或其他静止掌握设备来增加系统的可控性和功率传输力量的沟通输电系统。
4.柔性沟通输电装置基于电力电子设备或其他静止掌握设备来增加沟通输电系统的可控性和功率传输力量的装置。
5.电压源换流器型高压直流输电采纳电压源换流器的高压直流输电方式,又称为柔性直流输电。
二、与柔性输电掌握与爱护相关的基本术语1.掌握方式掌握柔性输电装置以便保持一个或多个电参量处于整定值的方法。
这个整定值可随时间变化,或作为一个测量参量和预先定义的函数。
2.掌握范围在柔性输电装置与沟通系统的连接点处由装置供应的可控输出电气量的最大变化范围。
3.滞后运行并联型柔性输电装置汲取无功的运行方式。
4.超前运行并联型柔性输电装置发出无功的运行方式。
5.开环掌握方式使柔性输电装置的输出参量维持在人为设定值的掌握方式。
6.输电系统暂态掌握加强系统故障恢复后的第→摆特性,提高输电系统暂态稳定极限的掌握。
三、柔性输电装置术语1.静止无功补偿器由静止元件构成的并联型可控无功功率补偿装置,通过转变其容性或(和)感性等效电抗来快速准确地调整无功功率,维持系统电压稳定。
2.静止同步补偿器一种由并联接入系统的电压源换流器构成,其输出的容性或感性无功电流连续可调且在可运行系统电压范围内与系统电压无关的无功功率补偿装置。
柔性直流输电工程技术的应用及发展论文摘要:随着社会不断的发展,我国直流输电技术水平逐提高,而柔性直流输电是直流输电技术中重要组成部分,在各个领域中得到了广泛的应用,可以满足各个领域用电需求,促进各个领域快速发展。
柔性直流输电技术有着灵活、坚强、高效的特点,在实际使用时可以充分利用可再生能源,减少社会资源的损耗,是直流输电在未来发展的必然趋势。
基于此,文章对柔性直流输电工程技术现状、工程应用与发展趋势进行研究,指出该技术在发展时存在的不足,并根据其发展现状制定出有效的解决对策。
只有这样才能保证柔性直流输电工程技术在各个领域时的安全性与稳定性,促进我国未来电网快速发展。
关键词:工程技术论文随着社会不断的发展,人们的生活水平逐渐提高,电能已经成为了人们日常生活中重要组成部分。
电能的输送问题已经成为了国家在发展过程中关注的重要话题之一。
而输电技术的出现可以有效的满足能点输送的需求,并保证电能的安全性与稳定性。
现阶段,我国输电技术也随着社会的发展发生变化,经历了直流到交流这两个阶段。
在这个电子电力技术快速发展的时代,柔性直流输电技术的已经成为了直流输电技术在未来发展的必然趋势,在各个领域中得到了广泛的应用,可以有效的解决交直流输电技术中存在的不足,为输电技术在未来的发展与未来电网构建打下了良好的基础,促进我国电力行业快速发展。
柔性直流输电工程技术是新一代电能输送技术,在各个领域中得到了广泛的应用,并取得了较好的成绩。
现阶段,柔性直流输电工程技术在发展过程中主要使用IGBT元件进行操作,有着可关段特性的特点,可以有效的对有功率、无功率的电网进行控制,保证其可以安全、稳定的运行下去,实现换流器的四象限运行。
柔性直流输电工程技术与传统的输电技术相比存在中很大的差距,主要体现在输电系统各方面环节上,可以提高电能的传输质量、效率,为直流输电技术在未来的发展打下了良好的基础[1]。
另外,柔性直流输电工程技术在实际传输过程中主要通过模块化、多电平、交流测接地的形式进行传输,这种传输方式可以有效的满足现代人们的用电需求,从而促进电力行业快速发展。
柔性直流输电技术的应用探究1. 引言1.1 研究背景随着可再生能源的快速发展和应用,传统的交流输电技术已经无法满足对电力系统的需求。
柔性直流输电技术具有较高的适应性和灵活性,可以有效地将分散的可再生能源接入电网,并实现电力的高效输送。
研究柔性直流输电技术在可再生能源接入中的应用具有重要的意义和价值。
在远距离输电方面,柔性直流输电技术也具有明显的优势。
其低损耗、高效率的特点使其在长距离输电中具有巨大的潜力。
在电网调度方面,柔性直流输电技术的灵活性和可控性也为电力系统的平稳运行提供了有力支持。
针对柔性直流输电技术的应用探究具有重要的现实意义和深远的影响,对于推动电力系统的现代化和可持续发展具有重要意义。
1.2 研究意义柔性直流输电技术是电力系统领域的一项重要技术创新,具有极大的研究意义和实际应用价值。
柔性直流输电技术可以提高电网的稳定性和可靠性。
传统的交流输电系统存在输电损耗大、容量受限、电压波动等问题,而柔性直流输电技术可以有效解决这些问题,使电网运行更加稳定可靠。
柔性直流输电技术能够促进可再生能源的大规模接入。
随着可再生能源的发展和普及,如风能、光能等,传统的交流输电系统已经不再适应大规模可再生能源接入的需求。
而柔性直流输电技术具有高效能力调节和低损耗传输特性,能够更好地支持可再生能源的接入。
柔性直流输电技术还可以实现远距离输电。
采用柔性直流输电技术可以降低输电损耗,并且传输距离更远更稳定,为远距离能源互补和资源优化配置提供了新的解决方案。
柔性直流输电技术的研究意义在于提高电网的运行效率和可靠性,推动可再生能源的大规模接入,实现远距离输电和优化电网调度,为电力系统的发展和普及做出重要贡献。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探究柔性直流输电技术在电力系统中的应用及其潜在效益,探讨其在可再生能源接入、远距离输电和电网调度等方面的作用,并分析其对电力系统运行的影响与改善。
通过对柔性直流输电技术的研究,旨在提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性,满足日益增长的电力需求,促进清洁能源的发展和利用,推动电力行业的现代化和智能化发展。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述1、简述柔性直流输电技术的背景和发展历程随着能源结构的优化和电网互联的需求增长,直流输电技术以其长距离、大容量、低损耗的优势,在电力系统中占据了举足轻重的地位。
然而,传统的直流输电技术,如基于晶闸管的直流输电(LCC-HVDC),存在换流站需消耗大量无功、无法独立控制有功和无功功率、对交流系统故障敏感等问题。
因此,柔性直流输电技术(VSC-HVDC)应运而生,它采用电压源型换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术,实现了对有功和无功功率的独立控制,并具有快速响应、灵活调节、易于构成多端直流系统等优点。
柔性直流输电技术的发展历程可以追溯到20世纪90年代初,当时基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的VSC技术开始应用于风电场并网和孤岛供电等领域。
随着电力电子技术的快速发展,VSC的容量和电压等级不断提升,使得柔性直流输电技术在电网互联、新能源接入、城市配电网等领域得到了广泛应用。
进入21世纪后,随着全球能源互联网的提出和新能源的大规模开发,柔性直流输电技术迎来了快速发展的黄金时期。
目前,柔性直流输电技术已经成为直流输电领域的研究热点和发展方向,其在全球范围内的大规模应用也为电力系统的智能化、绿色化、高效化发展提供了有力支撑。
2、阐述柔性直流输电技术在现代电力系统中的重要性在现代电力系统中,柔性直流输电技术已经日益显示出其无法替代的重要性。
它作为一种先进的输电技术,不仅克服了传统直流输电技术的局限性,还以其独特的优势在现代电网建设中占据了举足轻重的地位。
柔性直流输电技术的灵活性和可控性使得它在大规模可再生能源接入电网中发挥了关键作用。
随着可再生能源如风能、太阳能等的大规模开发和利用,电网面临着越来越大的挑战。
这些可再生能源具有随机性、波动性和间歇性等特点,对电网的稳定性造成了威胁。
而柔性直流输电技术通过其独特的控制策略,可以实现对有功功率和无功功率的独立控制,从而有效地解决可再生能源接入电网所带来的问题,提高电网的稳定性和可靠性。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展摘要: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。
关键词:柔性直流输电;两电平换流器;模块化多电平换流器;直流电网前言:早期的柔性直流输电都是采用两电平或三电平换流器技术,但是一直存在谐波含量高、开关损耗大等缺陷。
随着工程对于电压等级和容量需求的不断提升,这些缺陷体现得越来越明显,成为两电平或三电平技术本身难以逾越的瓶颈。
因此,未来两电平或三电平技术将会主要用于较小功率传输或一些特殊应用场合该技术的出现,提升了柔性直流输电工程的运行效益,极大地促进了柔性直流输电技术的发展及其工程推广应用。
本文从工程技术、工程应用与未来发展3个层面出发,首先分析了柔性直流输电工程现阶段技术发展所面临的挑战,未来相关技术的发展方向及预期的技术目标;然后总结了世界柔性直流输电工程的发展和应用情况,介绍了国外和国内典型柔性直流输电工程,指出其技术和应用上的特点;最后分析了未来国内外在柔性直流输电工程应用领域可能的发展趋势和前景。
一,柔性直流输电工程技术(一)柔性直流输电系统主接线采用两电平、三电平换流器的柔性直流输电系统一般采用在直流侧中性点接地的方式,而模块化多电平柔性直流输电系统则一般采用交流侧接地的方式。
无论是采用直流侧中性点接地的两电平、三电平换流器还是采用交流侧接地的模块化多电平换流器的柔性直流输电系统均为单极对称系统。
正常运行时接地点不会有工作电流流过,不需要设置专门的接地极,而当直流线路或换流器发生故障后,整个系统将不能继续运行。
柔性直流输电技术的应用探究一、柔性直流输电技术的原理柔性直流输电技术是一种集高压直流输电技术、电力电子技术和智能控制技术于一体的新型输电技术。
其主要原理是将交流电转换成直流电,通过高压直流输电线路进行输电,然后再将直流电转换成交流电,以满足终端需求。
柔性直流输电技术在实际应用中,可以有效地提高电网的安全性、稳定性和经济性,减少输电损耗和环保排放。
柔性直流输电技术在全球范围内得到了广泛应用。
在中国,目前已经建成了多条柔性直流输电线路,比如首都北京到河北的±800千伏柔性直流输电线路、西北地区到中东部地区的±660千伏柔性直流输电线路等。
这些柔性直流输电线路在提高电网安全性和稳定性、减少输电损耗和环保排放等方面发挥了重要作用。
在国际上,柔性直流输电技术也逐渐受到了各国的重视。
例如欧洲超高压直流工程(HVDC)是欧洲最大的海底电缆工程,是欧洲最大的HVDC工程之一,该工程成功运用了柔性直流输电技术,实现了英格兰与比利时的电力互联。
柔性直流输电技术相比于传统的交流输电技术有着诸多优势。
柔性直流输电技术可以实现不同频率和不同电压之间的电力互联,提高了电网的灵活性和互联性。
柔性直流输电技术可以减少输电损耗,提高了输电效率。
柔性直流输电技术可以实现电力质量的提高,提供更加稳定和可靠的电力供应。
柔性直流输电技术可以减少对环境的影响,降低了空间占用和环保排放。
随着电力工业的不断发展,柔性直流输电技术也在不断地完善和发展。
未来,柔性直流输电技术将在以下几个方面得到进一步发展:在技术方面,随着电力电子技术和智能控制技术的不断成熟,柔性直流输电技术将实现更高的性能和更广泛的应用。
在应用方面,随着国家电网的“智能电网”战略的推进,柔性直流输电技术将发挥更大的作用,为电网的智能化和互联互通提供更好的支持。
在国际合作方面,柔性直流输电技术将在全球范围内得到更广泛的推广和应用,为全球电力互联和资源共享做出更大的贡献。
柔性输电技术简介一、柔性交流输电1.1 交流柔性输电的概念交流柔性输电(Flexible Alternative Current Transmission Systems),是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。
它是应用大功率、高性能的电力电子元件制成可控的有功或无功电源以及电网的一次设备等,以实现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制,将原来基本不可控的电网变得可以全面控制,从而大大提高电力系统的灵活性和稳定性,使得现有输电线路的输送能力大大提高。
自己理解:交流柔性输电,之所以称之为柔性(灵活)输电,是因为相对于早期的输电网来说,它更多的应用可控的电力电子元件来控制电网的运行,改善电能质量。
因为电力电子元件的可控性而且开关速度快,就使得控制更加灵活,同时在解决电网问题时更具有实时性和易操作性。
1.2 交流柔性输电的优势①能在较大范围有效地控制潮流;②线路的输送能力可增大至接近导线的热极限。
③备用发电机组容量可从典型的18%减少到15%,甚至更少;④电网和设备故障的危害可得到限制,防止线路串级跳闸,以避免事故扩大;⑤易阻尼消除电力系统振荡,提高系统的稳定性。
自己理解:①得益于电力电子器件的灵活控制性,以及微处理微电子技术的发展应用,使得在控制电网功率流动方面更加灵活,可以实时有效的进行控制。
②由可控的电力电子器件组成的补偿装置,可以更加有效的对电路中有功,无功以及谐波进行补偿,使得在线路中的无功损耗减小,减小了线路的热损耗。
③因为可控的调节,使得线路电能的功率因数接近于1,所以发电机组全部用于发送有功功率,就可以在同等有功要求的条件下,减小发电机组的容量。
④由于开关器件的快速动作性和实时可控性,就能够有效及时的控制线路故障的扩散。
⑤因为电力电子设备组成的补偿装置,可以连续的调节电网阻抗,从而减小电力系统的震荡。
1.3 交流柔性输电的主要设备及原理用于输电系统的FACTS装置包括: SVC(静止无功补偿器)、STATCOM(静态同步补偿器)、 TCSC(晶闸管可控串补)、 TSSC(晶闸管开关串联电容器)、UPFC(统一潮流控制器)、TCPST(可控移相器)等。
柔性直流输电 一、概述 (一)柔性直流输电的定义 高压直流(HVDC)输电技术始于1920年代,到目前为止,经历了3次技术上的革新,其主要推动力是组成换流器的基本元件发生了革命性的重大突破。
第一代直流输电技术采用的换流元件是汞弧阀,所用的换流器拓扑是6脉动Graetz桥,其主要应用年代是1970年代以前。
图1.1:汞弧阀 图1.2:6脉动Graetz桥 第二代直流输电技术采用的换流元件是晶闸管,所用的换流器拓扑仍然是6脉动Graetz桥,因而其换流理论与第一代直流输电技术相同,其应用年代是1970年代初直到今后一段时间。
图1.3:电触发晶闸管 图1.4:光触发晶闸管 通常我们将基于Graetz桥式换流器的第一代和第二代直流输电技术称为传统直流输电技术,其运行原理是电网换相换流理论。因此我们也将传统直流输电所采用的Graetz桥式换流器称为“电网换相换流器”,英文是“LineCommutatedConverter”,缩写是“LCC”。这里必须明确一个概念,有人将电流源换流器(CSC)与电网换相换流器(LCC)混淆起来,这是不对的。LCC属于CSC,但CSC的范围要比LCC宽广得多,基于IGBT构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。
1990年,基于电压源换流器的直流输电概念首先由加拿大McGill大学的Boon-TeckOoi等提出。在此基础上,ABB公司于1997年3月在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之间进行了首次工业性试验(3MW,±10kV),标志着第三代直流输电技术的诞生。这种以可关断器件和脉冲宽度调制(PWM)技术为基础的第三代直流输电技术,国际权威学术组织国际大电网会议(CIGRE)和美国电气和电子工程师协会(IEEE),将其正式命名为“VSC-HVDC”,即“电压源换流器型直流输电”。2006年5月,由中国电力科学研究院组织国内权威专家在北京召开“轻型直流输电系统关键技术研究框架研讨会”,会上,与会专家一致建议国内将基于电压源换流器技术的直流输电(第三代直流输电技术)统一命名为“柔性直流输电”。
(二)柔性直流与传统直流的优缺点对比 不管是两电平、三电平或MMC换流器,由于都属于电压源换流器,其基波频率下的外特性是完全一致的。
图1.5:柔性直流系统外特性图 柔性直流系统外特性公式如下 VSC与LCC相比,具有的根本性优势是多了一个控制自由度。LCC因为所用的器件是晶闸管,晶闸管只能控制导通而不能控制关断,因此LCC的控制自由度只有1个,就是触发角α,这样LCC实际上只能控制直流电压的大小。而VSC因为所用的器件是双向可控的,既可以控制导通,也可以控制关断,因而VSC有2个控制自由度,反映在输出电压的基波相量Uvsc上,就表现为Uvsc的幅值和相位都是可控的。因此从交流系统的角度看,VSC可以等效成一个无转动惯量的电动机或发电机,几乎可以瞬时地在PQ平面的4个象限内实现有功功率和无功功率的独立控制,这就是电压源换流器的基本特性。而柔性直流输电系统的卓越性能在很大程度上就依赖于电压源换流器的基本特性。
1、可以归纳出柔性直流输电相对于传统直流输电的技术优势如下: (1)没有无功补偿问题:传统直流输电由于存在换流器的触发延时角α(一般为10-15度)和关断角γ(一般为15度或更大)以及波形的非正弦,需要吸收大量的无功功率,其数值约为换流站所通过的直流功率的40%-60%。因而需要大量的无功功率补偿及滤波设备,而且在甩负荷时会出现无功功率过剩,容易导致过电压。而柔性直流输电的VSC不仅不需要交流侧提供无功功率,而且本身能够起到静止同步补偿器的作用,可以动态补偿交流系统无功功率,稳定交流母线电压。这意味着交流系统故障时,如果VSC容量允许,那么柔性直流输电系统既可向交流系统提供有功功率的紧急支援,还可向交流系统提供无功功率的紧急支援,从而既能提高所连接系统的功角稳定性,还能提高所连接的电压稳定性。
(2)没有换相失败问题:传统直流输电受端换流器(逆变器)在受端交流系统发生故障时,很容易发生换相失败,导致输送功率中断。通常只要逆变站交流母线电压因交流系统故障导致瞬间跌落10%以上幅度,就会引起逆变器换相失败,而在换相失败恢复前,传统直流系统无法输送功率。而柔性直流输电的VSC采用的是可关断器件,不存在换相失败问题,即使受端交流系统发生严重故障,只要换流站交流母线仍然有电压,就能输送一定的功率,其大小取决于VSC的电流容量。
(3)可以为无源系统供电:传统直流输电需要交流电网提供换相电流,这个电流实际上是相间短路电流,因此要保证换相的可靠性,受端交流系统必须具有足够的容量,即必须有足够的短路比(SCR),当受端交流电网比较弱时便容易发生换相失败。而柔性直流输电的VSC能够自换相,可以工作在无源逆变方式,不需要外加的换相电压,受端系统可以是无源网络,克服了传统直流输电受端必须是有源网络的根本缺陷,使利用直流输电为孤立负荷送电成为可能。
(4)可同时独立调节有功和无功功率:传统直流输电的换流器只有1个控制自由度,不能同时独立调节有功功率和无功功率。而柔性直流输电的VSC具有2个控制自由度,可以同时独立调节有功功率和无功功率。
(5)谐波水平低:传统直流输电的换流器会产生特征谐波和非特征谐波,必须配置相当容量的交流侧滤波器和直流侧滤波器才能满足将谐波限定在换流站内的要求。柔性直流输电的两电平或三电平VSC,采用PWM技术,开关频率相对较高,谐波落在较高的频段,可以采用较小容量的滤波器解决谐波问题;对于采用MMC的柔性直流输电系统,通常电平数较高,不需要采用滤波器已能满足谐波要求。
(6)适合构成多端直流系统:传统直流输电电流只能单向流动,潮流反转时,电压极性反转而电流方向不动;因此在构成并联型多端直流系统时,单端潮流难以反转,控制很不灵活。而柔性直流输电的VSC电流可以双向流动,直流电压极性不能改变;因此构成并联型多端直流系统时,在保持多端直流系统电压恒定的前提下,通过改变单端电流的方向,单端潮流可以在正、反两个方向上调节,更能体现出多端直流系统的优势。
(7)占地面积小:柔性直流输电换流站没有大量的无功补偿和滤波装置,交流场设备很少,因此比传统直流输电占地面积少得多。
2、当然,柔性直流输电相对于传统直流输电也存在不足,主要表现在如下几个方面: (1)损耗较大:传统直流输电的单站损耗已低于0.8%,两电平和三电平VSC的单站损耗在2%左右,MMC的单站损耗可以低于1.5%。柔性直流输电损耗下降的前景包括两个方面:①现有技术的进一步提高;②采用新的可关断器件。柔性直流输电单站损耗降低到1%以下是可以预期的。 (2)设备成本较高:就目前的技术水平,柔性直流输电单位容量的设备投资成本高于传统直流输电。同样,柔性直流输电的设备投资成本降低到与传统直流输电相当也是可以预期的。
(3)容量相对较小:由于目前可关断器件的电压、电流额定值都比晶闸管低,如不采用多个可关断器件并联,VSC的电流额定值就比LCC的低,因此VSC基本单元(单个两电平或三电平换流器或单个MMC)的容量比LLC基本单元(单个6脉动换流器)的容量低。。目前已投运或正在建设的柔性直流输电工程的最大容量在1000MW左右,与传统直流输电的6000MW以上还存在一定的距离。但是,如果采用VSC基本单元的串、并联组合技术,柔性直流输电达到传统直流输电的容量水平是没有问题的,技术上并不存在根本性的困难。可以预见,在不远的将来,柔性直流输电也会采用特高压电压等级,其输送容量会与传统特高压直流输电相当。
(4)不太适合长距离架空线路输电:目前柔性直流输电采用的两电平和三电平VSC或多电平MMC,在直流侧发生短路时,即使IGBT全部关断,换流站通过与IGBT反并联的二极管,仍然会向故障点馈入电流,从而无法像传统直流输电那样通过换流器自身的控制来清除直流侧的故障。所以,目前的柔性直流输电技术在直流侧发生故障时,清除故障的手段是跳换流站交流侧开关。这样,故障清除和直流系统再恢复的时间就比较长。当直流线路采用电缆时,由于电缆故障率低,且如果发生故障,通常是永久性故障,本来就应该停电,因此跳交流侧开关并不影响整个系统的可用率。针对此缺陷,目前柔性直流输电技术的一个重要研究方向就是开发具有直流侧故障自清除能力的VSC。
(三)柔性直流输电应用领域及目前工程列表 1、应用领域 柔性直流输电目前主要的应用领域有异步电网互联、小型发电厂/新能源/分布式能源并网、偏远山区/海上供输电、城市输配电、电能质量改善等方面 2、柔直工程列表 序号 工程名称 直流电压 容量 换流器 输电线路 投运时间 备注
1 He?llsj?n ±10?kV 3MW 2电平 架空线10km 1997 试验性工程
2 Gotland ±80kV 50MW 2电平 电缆70km 1999 风电并网
3 Tjaereborg ±9kV 7.2MW 2电平 电缆4.4km 2000 风电并网示范
4 Directlink ±80kV 3*60MW 2电平 电缆6×65km 2000 电网互联
5 EaglePassB2B ±15.9kV 36MW 3电平 背靠背 2000 背靠背联网
6 MurrayLink ±150kV 220MW 3电平 电缆180km 2002 电网互联,电力交易
7 CrossSoundCable ±150kV 330MW 3电平 电缆40km 2002 电网互联,电力交易
8 TrollA ±60kV 2*41MW 2电平 电缆67km 2005 海上平台供电