柔性直流输电技术在江苏电网的应用研究

作者:蔡晖;彭竹弈;张文嘉;祁万春;谢珍建;黄俊辉;徐政; 刊名:电力电容器与无功补偿 上传者:廖耀焜

【摘要】柔性直流输电(VSC-HVDC)技术是以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制技术为基础的新型高压输电技术。他具有灵活调节潮流分布、几乎没有谐波、不需要无功补偿等优点,可以广泛应用在新能源并网、城市供电、海岛互联以及分布式能源接入等领域。本文调研了柔性直流输电技术在国内电网中现有工程的运行现状,分析了柔性直流输电技术在工程运行中的优缺点。针对"十四五"规划期间的南京西环网,本文分别提出了基于柔性直流输电技术和常规交流输电技术的网架加强方案,通过对两个网架加强方案的技术/经济性比较,总结了柔性直流输电技术在实际工程的推广应用中有待突破的瓶颈及发展建议。

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0引言柔性输电技术是应用大功率的可关断电力电子器件(IGBT)和灵活控制技术,实现对电网潮流、电压等的有效控制。柔性输电技术包括柔性交流输电和柔性直流输电技术,是增强输配电系统的可控性和灵活性,提高运行稳定性和经济性的重要手段,可以为解决传统电网发展问题提供全新的发展模式[1-5]。柔性直流输电(即VSC-HVDC)技术是以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制技术为基础的新型高压输电技术。该输电技术在结构上与常规高压直流输电类似,由换流站和直流输电线路(通常为直流电缆)构成[6-8]。他具有灵活调节潮流分布,几乎没有谐波,不需要无功补偿,不依赖交流系统进行换相等优点,可以广泛应用在新能源并网、城市供电、海岛互联以及分布式能源接入等领域[9-11]。柔性直流输电技术已在国内外得到了一定规模的工程应用,例如:我国舟山多端柔性直流输电示范工程、厦门柔性直流输电示范工程等;美国Trans Bay柔性直流输电工程、美国Cross Sound柔性直流输电工程等[12-13]。随着IGBT等大功率电力电子器件制造技术的突破,以及柔性输电控制技术的日趋成熟,柔性直流输电技术在国内外的应用将越来越广泛[14-15]。本文调研了柔性直流输电技术在国内电网中现有工程的运行现状,分析了柔性直流输电技术在工程运行中的优缺点。针对“十四五”规划期间的南京西环网,本文分别提出了基于柔性直流输电技术和常规交流输电技术的网架加强方案,通过对两个网架加强方案的技术/经济性比较,总结了柔性直流输电技术在实际工程的推广应用中有待突破的瓶颈及发展建议。1我国部分柔性直流输电工程运行概况1.1舟山多端柔性直流输电示范工程浙江舟山多端柔性直流输电示范工程主要包括5个换流站工程、4段直流电缆工程、配套送出工程和1个试验能力建设项目。其中5个换流站是位于55个岛屿的±200kV舟定、舟岱、舟衢、舟洋、舟泗换流kV舟定、舟岱、舟衢、舟洋、舟泗换流站,容量分别为400 MW、300 MW、100 MW、100 MW、100 MW。项目动态总投资41.4亿元,工程于2013年3月份开工建设,2014年7月4日建成投产。正常运行方式下,舟定站采用定直流电压控制和定无功功率控制,作为送端运行;其他4站作为受端运行,一般采用定有功功率控制和定无功功率控制。舟山多端柔性直流输电示范工程接线见图1,工程自投运以来,设备工况日趋稳定,运行管理水平日益提升,多端柔性直流系统控制保护技术不断完善成熟,对电网的安全稳定和电能质量调节作用已逐步显现;已经成功完成了多次区域保供电任务,舟山主网易受风电新能源并网存在的电压和频率波动的问题得到了显著改善,交直流混联运行技术日臻稳定可靠,舟山北部海岛电网供电可靠性大幅提升。图1舟山多端柔性直流输电示范工程接线示意图Fig. 1 Wiring schematic diagram of Zhoushan VSC-MTDC Transmission pilot project1.2柔性直流输电工程运行情况分析柔性输电技术赖以发展的电力电子器件技术已经有了较大发展。目前,国际上可供直流输电应用的模块式IGBT最高参数为3 300V/1500A,压接式IGBTV/1500A,压接式IGBT参数4 500 V/2 000 A,我国已具有3 300 V/1 500 A模块式IGBT的生产制造能力。柔性直流输电技术的输送容量及送电距离均得到了显著的提升,其供电可靠性也得到了极大的增强。从舟山柔性直流输电工程的运行情况总结得出:直流侧故障下的脆弱性是目前柔性直流输电技术的大规模应用所面临的关键问题

参考文献

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