柔性直流输电的发展现状.pdf

く史气开異〉(2012.No.6)
文章编号:1004-289X(2012)06-0011-03
柔性直流输电的发展现状
方波,周云高,刘洪亮
(浙江宁波电业局,宁波315000
摘要:柔性直流输电是满足新能源电力传输的一种高效而经济的方式,在阐述柔性直流输电(VSC-HVDC)原
理的基础上,介绍了国内外VSC-HVDC工程的发展情况,指出了我国发展柔性直流输电的巨大潜力和需求
关键词:柔性直流;原理;需求
中图分类号:TM72
文献标识码:B
Development of Flexible DC Transmission
FANG Bo, ZHOU Yun-gao, LIU Hong-liang
Ningbo Power Administration, Ningbo 315000, China)
Abstract: Flexible DC transmission is a high efficiency and econonical method to meet electric power transmission of
new energy sources. On the basis of explaining flexible DC traasinission(vsc-hvdc) principle, the paper presents
VSC-HVDC development of home and abroad and points out giant potentiality and needs of flexible DC transmission in
our country.
Key words: flexible direct current; principle; need
1引言
闸管(IGCT)等全控型器件,基于VSC的直流输电
(VSC-HVDC)系统具有可独立调节有功和无功功率
随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻,大的优点,可以向无源网络送电,克服了传统HVDC的
力开发和利用可再生清洁能源,倡导能源的可持续发本质缺陷,把HVDC的优势扩展到配电网,极大地拓
展,成为全球范围内的能源发展战略。然而,风能、太宽了HVDC的应用范围,具有广阔的应用前景日。在
阳能等可再生能源发电由于其固有的分散性、小型性、此基础上,ABB公司提出了轻型直流输电(HVDC
远离负荷中心等特点,使得采用交流输电技术或传统 Light)的概念,并于1997年3月在瑞典中部的赫尔斯
的直流输电技术联网显得很不经济,但是由于利用规扬和格兰斯堡之间进行了首次 HVDC Light I的工业试
模的不断扩大,这些能源并网又成为必然的需求。同验。试验获得了成功。此后,VSC-HVDC技术得到
时,海上钴探平台、孤立小岛等无源负荷,目前采用昂了快速发展,到目前为止,世界上已投运WSC-HDC
贵的本地发电装置,既不经济,又污染环境。另外,高工程9项,在建3项,其中,最大传输容量已达到了
密度大城市用电负荷的快速増加,使得如何解决利用400MW。为了区别传统上基于可控硅的HVDC系统
有限的输电走廊输送更多的电能的问题日益突出。因和基于 FACTS技术的灵活交流输电系统,国内专家学
此,采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问者建议把这种基于WSC的HVDC系统称为柔性直流
题成为迫切的要求们。
输电系统(VSC- HVDC or HVDC Fexible)。
1990年 Megill大学的Oi等提出了用脉宽调制
技术( Pulse Width Modulation,PWM)控制的电压源换
柔性直流输电原理
流器( Voltage Source Converter,VSC)进行直流输电
两端VSC-HVDC系统组成原理图如图1所示,
( High Voltage Direct Current,HVDC)的概念2?。由两侧换流站采用VSC换流器。换流器由换流桥、换流
于采用了绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成门极换流晶电抗器、直流电容器和交流滤波器组成。换流电抗器
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电气头〉(2012.No.6)
是VSC与交流侧能量交换的纽带,同时也起到滤波的HVDC工程投人运行。这是世界上第一个商业化运行
作用。直流电容器的作用是为换流器提供电压支撑、的VSC-HVDC.工程,额定容量为54MW,两端的交流
缓冲桥臂关断时的冲击电流、减小直流侧谐波。交流电网电压80kV,直流电压±80kV,直流电流350A,输
滤波器的作用是滤除交流侧谐波。另外,VSC-HVDC电线路长度2x70km。该系统为风力发电提供电压支
的输电线路一般采用地下电缆,对周围环境没有什么持且采用地下电缆传输电能,对环境的影响较小
影响。VSC的交流侧输出电压是由直流电压通过换流
(3)2000年4月,澳大利亚建成投运的 Directlink
阀的通断形成的,不需要交流系统提供换相电压,因此VSC-HVDC工程将 New South Wales电网和
换流器可以向无源网络供电。换流器中IGBT上并联 Queensland电网联接起来,并在两个电网之间进行电
反向二极管,除了作为主回路以外,还起到保护和续流力市场交易。线路传输的电能根据 NEMMCO( Nation
的作用。换流器通常采用PWM控制技术。常规直流 al Electricity Market Management Companylimited)市场
和柔性直流输电系统的比较如表1所示。
的价格决定,从而输送的功率需要每5min改变1次。
直流输电线
额定容量180MW(3x60MW),两端交流电压132/
110kV,直流电压±80kV,直流电流342A,输电线路为
电抗
电抗器
6x59km地下电缆,工程主要目的是解决异步联网中
滤
波
?波
电力交易的快速控制问题和满足环境要求。
器
器
(4)2000年8月,在丹麦修建的第一个用于风力
图1VSC-HVDC系统原理图
发电的VSC-HVDC示范工程- Tjereborg工程正式投
表1常规直流和柔性直流输电系统的比较
运,额定容量8MVA7.2MW,直流电压±9kV,直流电
比较项目
常规直流输电柔性直流输电
流358A,输电距离2x4.3km。该工程主要为了解决
换流器元件
晶闻管
绝缘栅双极体管
风力发电引起的无功功率和电压问题
开关特性
开通可控、关断不可控开通关断均可控
触发方式
柑控触发
脉宽调制
(5)2000年9月,由EPRI、AEP和ABB联合在美
换相方式
强迫换相
自换相
国的 Eagle Pass建设了世界上第一个采用VSC
换相失败
会发生
不会发生
滤波器容量
较大
较小
HVDC技术实现电网背靠背异步互联的工程。该工程
无功补偿装置
需要
不需要
增加了向 Eagle Pass F的输电能力,解决了 Eagle Pass F电
换流站间通讯
需要
不需要
占地
较大
较小
网的电压支撑问题,同时也为美国与墨西哥电网之间
对交流系统依赖性不能向无源网络送电可以向无源网络送电
电