柔性直流輸電系統(tǒng)控制研究綜述

: 電力網(wǎng); 2016-10-27; 瀏覽：

　　本文作者李興源教授擔任四川大學電氣信息學院直流輸電科研課題組的技術(shù)總指導(dǎo)。直流輸電科研課題組擁有以李興源教授為首的高層次的中青年人才相結(jié)合的科研隊伍（包含教授3人，副教授2人，講師5人，專職博士后1人），長期從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性分析與控制、高壓直流輸電及智能電網(wǎng)方面的研究。課題組擁有大量國際國內(nèi)常用的電力系統(tǒng)分析軟件，包括ADPSS、PSASP、BPA、NETOMAC、EMTDC、MATLAB、電科院綜合穩(wěn)定程序等，并針對國內(nèi)外實際工程，結(jié)合相關(guān)軟件開發(fā)了發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、PSS和HVDC、FACTS元件及其控制器的模型和許多自定義模塊，具有仿真復(fù)雜交直流混合運行電網(wǎng)計算的能力。本課題組在在高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域開展了多年深入的研究工作，先后承擔和完成多項國家級項目，包含863、973及多個自然科學基金重點項目及面上項目，共計有關(guān)高壓直流輸電系統(tǒng)的30多個研究項目。

　　近年來，隨著風能、太陽能等可再生能源大規(guī)模的接入以及對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的進一步提高，一方面需要大力開發(fā)利用可再生能源，通過轉(zhuǎn)變能源生產(chǎn)、配置和消費方式，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源效率，實現(xiàn)清潔發(fā)展；另一方面，也需要在不降低電力系統(tǒng)運行可靠性的前提下，更加有效的利用輸電網(wǎng)絡(luò)，最大限度地提高線路的輸送能力。基于電力電子器件的柔性輸電方式，極大地促進了線路輸送功率的提高以及可再生能源的接入。尤其是隨著電力電子器件的發(fā)展，基于絕緣柵雙極晶體管換流閥（IGBT）的柔性直流輸電（VSC-HVDC）技術(shù)，因為具有有功無功可實現(xiàn)快速解耦控制、不存在換相失敗、輸出電壓電流諧波含量低等優(yōu)勢，在可再生能源并網(wǎng)、多端直流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、弱系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等場合得到了廣泛的應(yīng)用。柔性直流輸電作為新一代直流輸電技術(shù)，目前被認為是實現(xiàn)新能源并網(wǎng)和建立直流電網(wǎng)的極具潛力的輸電方式，也是構(gòu)建未來智能化輸電網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，而柔性直流輸電系統(tǒng)的控制則是影響輸電系統(tǒng)運行性能的關(guān)鍵因素之一。論文針對柔性直流輸電系統(tǒng)控制進行研究，概述了兩端及多端柔性直流輸電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點，介紹了多端柔性直流系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的主要方法，討論了柔性直流輸電系統(tǒng)附加控制的多種方法，并分析了風電接入下柔性直流輸電系統(tǒng)的控制。

　　1.柔性直流輸電系統(tǒng)拓撲及控制

　　兩端VSC-HVDC系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)較為簡單，通過點對點的連接實現(xiàn)有功功率的傳輸。在兩端基礎(chǔ)上發(fā)展而來的多端柔性直流輸電系統(tǒng)（VSC-MTDC），能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電和多落點受電，可以采用不同的拓撲結(jié)構(gòu)形成直流網(wǎng)絡(luò)，極大地提高了直流輸電系統(tǒng)的操作靈活性和系統(tǒng)的可靠性。多端直流系統(tǒng)的拓撲可以分為串聯(lián)型和并聯(lián)型，如下圖1-圖4所示，其中并聯(lián)型包括星形拓撲、環(huán)形拓撲和星形-中央環(huán)形拓撲等。