陆上换流站联接变区域电气设计研究

文章针对陆上换流站换流变区域电气设计进行研究,提出合理的设计方案。在典型的对称单极接线、±500kV/2000MW的方案上,针对联接变区域,对不同变压器容量、型式、接线进行对比分析,对联接变配置、联接变及中性点区域接线、启动回路接线等进行比较。随着深远海海上风电大规模开发,政府退出电价补贴,在典型的对称单极接线、±500kV/2000MW的方案上,文章推荐的陆上换流站联接变区域设备选型及接线型式具有经济性优、可靠性高的优点。联接变采用三相变压器,阀侧中性点经电阻器或电阻器和电抗器接地,启动回路设置在联接变阀侧,联接变阀侧分支回路设置断路器,联接变网侧采用3/2断路器接线且联接变分别入串。

基于无源阻尼的柔性直流输电系统高频振荡抑制策略

柔性直流输电系统的控制链路延时效应使系统阻抗在高频段呈现负阻尼特性,可能导致与交流线路分布电容相互作用产生高频振荡。现有抑制策略中,附加低通滤波器等有源阻尼策略对运行工况和延时时间变化的适应性较差,无源阻尼策略适应性较好但面临功率损耗较大等问题。基于此,本文首先建立考虑完整控制环节和延时效应的模块化多电平换流器交流阻抗模型,通过阻抗分析法分析高频振荡的产生原因,其次提出基于无源阻尼的高频振荡抑制策略及参数设计方法,最后通过抑制效果分析和功率损耗比较证明所提高频振荡抑制策略的有效性。结果表明,所提振荡抑制策略可适应延时时间的变化,实现高频振荡的有效抑制且基波功率损耗低。

数字化变电站中继电保护装置的组网方式探讨

介绍数字化继电保护装置的特点和常见的几种组网方式,并分析其优缺点。

混合直流输电柔性直流换流站直流场接线研究

常规直流输电系统已经有广泛的工程应用,但常规直流输电系统的固有技术特性存在逆变换流站可能发生换相失败、无法对弱交流系统供电等问题。混合直流输电技术综合了两种直流输电技术的优点,控制高度灵活且成本较低,在可再生能源发电的能量汇聚、异步电网互联以及远距离输电方面有很好的应用前景。提出了混合直流系统中柔性直流换流站的直流场接线方案,并根据其特点进行了优化设计,提高了系统性能,节约了投资成本,同时也对将现有常规直流输电换流站改造为柔性直流输电换流站有指导意义,有广泛的工程应用前景。

海上平台柔性直流换流站工程应用方案研究

随着柔性直流输电技术的不断发展,至今已经成为主流的直流输电技术,在海岛供电、风电接入、电网互连等方面已经有了大量的应用,积累了充足的工程经验。由于柔性直流输电技术的自身特点,用于海上平台供电有着先天的优势。基于陆上柔性直流换流站的技术基础,从拓扑结构、主要电气设备选型、电气平面布置以及二次系统等方面论述了海上平台换流站的工程应用方案,对柔性直流输电技术的在海上平台供电领域的应用以及发展方向提出了一些具有积极意义的设想和建议。

柔性直流输电技术在海岛供电领域的应用方案

柔性直流输电技术发展至今已经逐步走向成熟,在风电接入、电网互连等方面已经有了大量的应用,积累了充足的工程经验。由于柔性直流输电技术的特点,用于海岛供电有着先天的优势。本文梳理了柔性直流输电技术的发展概况、基本原理和技术特点,系统总结了该技术的演化发展和工程应用特点,对于其在海岛供电领域的应用进行分析,并针对海岛供电提出一个典型的应用方案,对柔性直流输电技术的在海岛供电领域的应用以及发展方向提出了一些具有积极意义的设想和建议。

电池储能站监控系统的设计

介绍了电池储能站监控系统特点,分析了电池储能站功能要求,进而提出了电池储能站监控系统构架的设计方案。以具体的工程实例,提出了电池储能站监控系统的实现方案,工程应用实际表明了该方案的有效性。

大规模海上风电集中送出建设模式研究

[目的]当前海上风电已成为全球风电发展的研究热点。我国海上风电尚处于起步阶段,而当前的运营模式存在不利于海上风电大规模集中送出等缺点,无法适应新形势下的长远发展。另一方面,欧洲各国对海上风电的补贴政策与我国当前的发展思路有所冲突,可借鉴性不强,且欧洲模式本身仍存在弊端。因此亟需探索适合我国近海深水区海上风电发展的新模式。[方法]首先分析了欧洲各国海上风电发展现状,并对海上风电输电模式进行总结;其次给出了四种海上风电输电技术应用场景;最后对海上风电商业模式进行了可行性分析。[结果]结果表明:在拆分海上发、输电侧环节后,广东省预计“十四五”期间能够实现平价上网;相比于分散式开发,深水区海上风电统筹集约式开发从经济性及环境集约利用层面更具有优势。[结论]形成的研究结论可以为后续大规模海上风电集中送出项目的方案设计和建设模式提供技术支持,具有很好的示范应用前景。

±800kV特高压柔性直流换流站直流侧电气接线方案

面对远距离、高电压、大功率的送电需求,±800kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流站直流侧的电气接线是工程方案中最重要的部分,对整个系统安全可靠运行起到至关重要的作用,是决定整体技术方案的核心内容。本文根据换流阀组接线形式、直流侧故障清除方案的对比分析,并结合系统运行的需求提出换流站直流侧电气设备配置方案、极母线电气接线及中性母线电气接线方案。研究提出的直流侧接线方案推荐采用高低阀组串联的双极MMC结构,利用"半桥+全桥"混合拓扑方案清除直流故障,并提出了直流侧详细的电气设备配置和接线方案。研究结果可行性高、经济性优,对提高±800kV柔性直流换流站的整体设计水平,具有重要的意义。

大规模海上风电多电压等级混合级联直流送出系统

海上风电场拥有更加丰富与稳定的风能资源,同时具备适宜大规模开发的优点,发展潜力巨大,是未来风电的主要发展趋势。文中总结分析了现有工程和理论研究中涉及的大规模海上风电直流送出拓扑,包括仅采用模块化多电平换流器的柔性直流换流站系统和二极管整流单元-模块化多电平换流器混合直流换流站系统,归纳了各方案的运行特点。为解决现有方案运行灵活性低、可行性差的问题,提出了一种多电压等级混合级联直流送出系统,从技术性和经济性两方面对方案进行了对比分析。最后,设计了多电压等级混合级联直流送出系统协调控制策略,通过PSCAD/EMTDC仿真分析对并网方案进行了可行性验证。

海上柔性直流换流站关键电气设备选型研究

[目的]对于海上柔性直流换流站而言,环境条件恶劣,施工困难,主设备的选择对换流站整体布局影响较大,合理的选择关键设备的型式对提升换流站的可靠性、减少施工及维护检修工作以及降低工程总体造价具有重要作用。[方法]通过分析海上柔性直流换流站的主回路关键设备构成,结合海上换流站的运行特点要求加以分析研究。[结果]阐述了海上柔性直流换流站的设备选型原则,重点分析研究了换流站关键电气设备的型式选择方案及依据,提出具有指导意义的研究结论。[结论]研究结果为海上换流站工程提供重要设计和应用依据。

±800 kV柔性直流换流站换流变区域电气布置研究

[目的]柔性直流输电技术不断发展,至今已经成为主流的直流输电技术。面对远距离、高电压、大功率的送电需求,±800 kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流变压器作为柔性换流站的核心部分,相关区域的布置方案非常重要,将会对全站整体布置方案产生重要影响。[方法]基于柔性直流换流站的技术基础,从电气接线、换流变压器布置、换流变广场布置、启动回路布置等方面进行分析,并根据其特点进行优化设计,提出了换流变区域的整体布置方案。[结果]换流变区域的整体布置方案可靠性高、可实施性强,节约了占地面积和投资成本。[结论]研究结果对±800 kV柔性直流换流站的工程应用有指导意义,有广泛的工程应用前景。

不同调制方式下逆变器主回路功率损耗的对比分析

随着脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率的提高,并网逆变器主回路的功率模块损耗相应提高,导致系统发热严重,对逆变器系统效率与IGBT器件寿命造成了严重影响。为选取合适的PWM方式以降低逆变器功率损耗,分析影响系统功耗的主要影响因素,基于PLECS对三种不同的PWM控制方式下的逆变器功率损耗进行了对比分析。对不同直流母线电压、开关频率以及输出功率3种外部条件下的并网逆变器主回路功率损耗进行仿真计算,结果表明,选取合适的PWM策略与外部条件可明显降低逆变器功耗,有利于提高系统效率与寿命。

面向数据中心的储能系统应用研究

[目的]在新基建的背景下,数据中心得到迅猛的发展,数据中心作为高密度负荷,如何最大限度采用清洁能源并降低运行能耗,得到越来越多的关注。[方法]梳理了当前储能系统主流电池技术参数及数据中心供电需求。[结果]通过电池参数分析,给出了适用于数据中心储能系统的电池选型建议,随后提出了面向数据中心储能系统的应用模式以及满足快速切换功能的储能系统拓扑结构。[结论]通过典型工程案例验证了本技术方案的有效性。

一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法

对于三电平调制,在调制波过零和峰值处,存在窄脉冲现象。当前窄脉冲抑制分为非相邻矢量调制和零序电压注入两种。然而非相邻矢量调制会带来谐波含量高、输出电流畸变等问题。零序电压注入会给其他相引入新的窄脉冲问题。这里提出一种新的抑制补偿策略。在消除窄脉冲的同时,避免了三相不对称、电流波形畸变的问题。最终,通过理论分析和实验结果验证了其正确性和有效性。

广州换流站柔性化改造设计方案研究

[目的]为避免高压直流受端换流站逆变器换相失败,同时提高受端换流站交流系统的电压稳定性,研究将天广直流受端广州换流站改造为柔性直流换流站,并扩容为3 GW的可行性。[方法]基于满足柔性直流输电的各种运行方式、便于增容、适应设备研发水平,以及充分利用现有设备及建筑,减少改造的难度和费用,研究对比了不同换流阀拓扑结构、功率模块拓扑结构,研究了启动回路设置、直流场电气接线、联接变压器型式等。[结果]研究分析表明,增容改造方案推荐每极采用1个1.5 GW换流阀、半桥-全桥功率模块混合型式、对称双极接线、启动回路设置在阀侧、横向尺寸大的联接变压器。[结论]该研究为现有常规直流输电换流站改造为柔性直流输电换流站提供改造思路和方法。

微网监控系统及其控制策略设计

[目的]为解决微网的监控系统及其控制策略设计这一难题。[方法]从工程实践的角度出发,介绍了微网的监控系统及其控制策略的设计方法,随后提出了微网监控系统的功能构架、网络结构及微网的控制策略,同时给出并网点并离网控制的具体流程。[结果]最后开展一个工程实例设计,给出了工程实例的网架结构及控制策略。[结论]工程实例表明了该方案的有效性,对实际工程具有指导意义。

静止同步补偿器方案设计与开关器件选型研究

[目的]静止同步补偿器(STATCOM)是迄今为止性能最优越的静止无功补偿设备,文章从工程应用的角度出发,开展STATCOM方案设计与关键设备选型相关研究。[方法]从容量、效率、可靠性、体积、成本等多个维度总结归纳了目前大容量STATCOM五种实现方案优缺点。[结果]以35 kV±200 MVA链式STATCOM为例,提出了STATCOM开关器件选型原则。[结论]所提原则可作为设计、研制大容量STATCOM的参考。

基于VSC与DRU的混合级联型海上风电直流外送系统控制与阻抗建模

混合级联型海上风电直流外送系统具有高压、大容量、投资成本低等优势,但其并网稳定性问题一直备受关注,而系统阻抗建模是分析稳定性的基础。基于电压源型换流器(voltage-source converter,VSC)与二极管整流器(diode rectifier units,DRU)的混合级联型海上风电直流外送系统,建立了VSC-DRU混合级联换流站的详细数学模型;为实现直流外送系统中有功功率主动分配和交流集电系统电压稳定,研究了含滤波电容电流反馈的VSC功率-电压调节控制策略;采用小信号扰动方法,考虑锁相环输出相角调节、有源阻尼控制及功率控制影响,推导并分析了闭环控制下VSC-DRU混合级联换流站的详细阻抗模型,为研究系统稳定性提供了依据。最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明所提控制策略具有良好的功率-电压调节性能,并通过频率扫描法验证了所建详细阻抗模型的正确性。

柔性直流输电系统的控制技术分析

阐述柔性输电的参数评定标准,两端控制、多端控制的接线、控制方式与拓扑结构,研究了对此系统附加控制的各种控制方法,提出改进的方案。