混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國一次能源與電力負荷中心呈現(xiàn)逆向分布，“西電東送”、“北電南送”是我國電力輸送的重要特點。加之各區(qū)域電網(wǎng)地理跨距極大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行方式多樣。在這種條件下，采用交流輸電實現(xiàn)電力大規(guī)模遠距離輸送存在容量受限、走廊不足以及穩(wěn)定性等問題。因此，高壓直流輸電技術(shù)(LCC-HVDC)已被普遍認為是解決電力遠距離輸送的重要技術(shù)手段。進一步的，隨著全球范圍內(nèi)風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電并網(wǎng)輸送的需求增加及其特殊的動態(tài)特性，造成交流輸電和傳統(tǒng)直流輸電L

2、CC-HVDC并網(wǎng)方案存在各種技術(shù)缺陷。而基于電壓源型換流器的柔性直流輸電(VSC-HVDC)技術(shù)，被認為是解決新能源發(fā)電的接入、傳輸和消納的更優(yōu)方案。混合直流輸電能夠?qū)CC-HVDC和VSC-HVDC的技術(shù)優(yōu)勢相結(jié)合，而合理的結(jié)合方法即混合直流輸電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，是混合直流輸電能否充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文以混合直流輸電系統(tǒng)為主要研究對象，以其拓撲結(jié)構(gòu)以及在新能源并網(wǎng)的應(yīng)用為重點開展研究工作，并對多電平換流器的損耗分析軟件

3、和多端直流輸電物理實驗系統(tǒng)開發(fā)做了探索研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對LCC-HVDC和VSC-HVDC的發(fā)展歷史和工程建設(shè)情況做了簡要回顧，針對混合直流輸電的拓撲結(jié)構(gòu)、混合多端直流輸電和混合直流技術(shù)在風(fēng)電并網(wǎng)的應(yīng)用3個方面的研究現(xiàn)狀進行了歸納和分析。⑵建立了VSC和LCC并聯(lián)的混合多端直流輸電系統(tǒng)模型，設(shè)計了系統(tǒng)的控制方法：風(fēng)電場側(cè)VSC采用交流電壓控制，自動吸收波動的風(fēng)電功率，電網(wǎng)側(cè)LCC采用直流電壓下垂控制，實現(xiàn)多點電壓

4、控制和直流功率分配；提出了風(fēng)機與 LCC下垂控制協(xié)同的快速功率調(diào)制方法，可以實現(xiàn)風(fēng)電場對受端交流電網(wǎng)的一次頻率支撐；通過時域仿真，驗證了混合多端系統(tǒng)的運行靈活性以及所提出控制方法的有效性。⑶提出了可以連接不同輸電類型、不同電壓等級直流系統(tǒng)的混合自耦DC變換器的拓撲，設(shè)計了其控制方法，分析了其運行原理；提出了VSC直流系統(tǒng)和LCC直流系統(tǒng)通過混合自耦變換器互聯(lián)，構(gòu)成多電壓等級多端混合直流輸電網(wǎng)絡(luò)的拓撲；通過時域仿真，驗證了該混合多端系統(tǒng)的

5、穩(wěn)態(tài)特性以及故障后重啟控制方法的有效性，仿真驗證了該拓撲在風(fēng)電并網(wǎng)的2種應(yīng)用方案。⑷提出了一種改進的VSC和LCC串聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，將并聯(lián)的VSC通過直流線路串聯(lián)接入 LCC正負極換流站的接地極之間，介紹了該拓撲結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢和運行原理；提出了該拓撲在大規(guī)模風(fēng)電直流匯集和多落點直流饋電的應(yīng)用方法；通過時域仿真，驗證了該拓撲的可行性。⑸提出了一種MMC電磁暫態(tài)仿真與解析公式相結(jié)合的閥損耗計算方法；設(shè)計了PSCAD/ EMTD與Matlab相接