先进电力电子技术在智能电网中的应用(5)

发布时间：2021-06-07

第4期张文亮等：先进电力电子技术在智能电网中的应用 5

以解决的问题，对电网的安全稳定造成了一定影响。柔性直流输电是解决大规模风电并网问题的一个重要手段。

近年来，我国电力需求和装机增长十分迅速，因而各区域电网间互联的需求日益增强。电网间互联的优点在于电能的互济和动态有功功率的支援，但同时又会造成电网动态稳定下降及短路电流超标等问题，动态稳定问题是我国近年来各大电网普遍出现的新问题，是电力系统安全稳定的瓶颈，而短路电流超标随着城市负荷的增长已成为特大型城市电网的特殊问题。柔性直流输电系统在解决大区域电网与周边弱电网互联、非同步电网互联等问题方面有着其特殊的优势，可以在很大程度上解决目前区域互联面临的种种问题，符合智能化电网的发展要求。

国际上关于柔性直流输电的研究，无论在工程实用化方面还是在基础理论方面都已比较深入。ABB公司已投运的9个柔性直流输电工程均运行正常并取得了良好的效益。国内关于柔性直流输电技术的研究起步较晚，国家电网公司于2006年5月制定了《柔性直流输电系统关键技术研究框架》，全面启动了该技术的系统研究。2008年8月，国家电网公司开始开展柔性直流关键技术研究及示范工程实施，工程容量为20 MVA，电压等级为±30 kV，计划于2010年在上海南汇风电场挂网运行，完成我国首个柔性直流输电系统的工程示范。图2为该示范工程的电气主接线图，表2为VSC-HVDC换流器主要技术参数[20]。目前我国规划中的柔性直流输电项目还包括：舟山传统高压直流输电改造工

程，预计容量为100 MW，额定直流电压为±100 kV，采用海底电缆作为传输线路；台湾金门岛供电，预计容量200 MW，额定电压±150 kV，建成后将每年减少台湾电网10亿台币左右的亏损；大连电网预计将在2011年开始兴建柔性直流输电用于城市联网示范工程，额定功率为500 MW，直流电压±250 kV，建成投运后将成为世界范围内电压和功率等级最高的柔性直流输电工程。

4.3 直流输电技术在智能电网的发展方向

基于我国直流输电的发展水平和规划，充分考虑我国智能电网建设的要求，我国未来直流输电技术的研究重点包括：1）±1 000 kV直流工程关键技术研究；2）智能化直流输电系统研究；3）三级直流输电技术研究；4）多端直流输电系统研究；5）高压大容量柔性直流输电技术研究；6）大规模分布式电源系统采用柔性直流接入系统技术研究；7）电容换相换流器关键技术研究。

5 电能质量技术在智能电网的应用

国际上电能质量技术的工业需求广泛，促进了相关领域技术的不断进步，产品工业化应用非常普遍。美国、日本、印度等国家在电能质量技术方面的研究处于世界领先水平，目前国际上广泛采用的提高电能质量的定制电力技术装置主要有有源电力滤波器(active power filter，APF)，动态电压调节器(dynamic voltage restorer，DVR)以及配电网静止同步补偿器[21]等。国内，电能质量基础研究已经开始，目前尚缺乏由电能质量问题造成损失的统计，在此方面的研究主要集中在部分高等院校，工程化的应用并不多见。性能更佳的新型补偿技术(如统一电能质量控制器)，还处于系统结构、模型和仿真研究阶段，相关电力电子装置的技术标准和规范还有待制定。

电能质量技术在智能电网中的应用，首先要建立完善的电能质量评估方法与等级划分体系，并基于供用电接口的经济性分析，分别建立内部技术等级评估体系与用户经济性评估体系，建立与健全相关政策、法规，实现智能电网的“优质经济”运行。电能质量技术在智能电网中应用的主要技术包括电气化铁道平衡供电技术、自适应静止无功补偿技术、连续调谐滤波器关键技术、直流有源滤波器相关技术、统一电能质量控制器(unified power quality controller，UPQC)、优质电力园区等。其中统一电能质量控制器能确保重要用户的电能质量，并能通

南汇电场

书院变电站

图2 柔性直流示范工程电气主接线图

Fig. 2 Electric main circuit of VSC-HVDC demo project

表2 柔性直流换流器主要技术参数 Tab. 2 Main technical parameters of the

VSC-HVDC converter

变电站南汇大治变电站南汇大治

换流器拓扑

交流系统电压/kV

交流系统标称频率/Hz

50 50 额定直流电流/A

模块化多电平VSC 35 模块化多电平VSC 35 直流额定电压/kV