“柔性直流输电与大规模新能源并网”专题 特约主编寄语

徐政,郭贤珊

徐政,浙江大学教授、博士生导师。郭贤珊,教授级高级工程师。

柔性直流采用基于全控器件的电压源换流器,可控性好,适应性强,便于构建直流输电网络,是国际上公认的新能源并网最佳方式。由柔性直流构建的直流电网,可以实现新能源多点汇集、多点送出、多能互补,将推动电力生产、传输、存储和利用进一步发展,为能源互联网创新发展贡献新思路。自2011年上海南汇柔性直流示范工程(±30 kV/20 MW)建成以来,中国柔性直流输电技术快速发展,已经成为世界上柔性直流输电技术研究与应用最前沿的国家之一,目前已有7个柔性直流工程投运,投运工程中最高电压±420 kV,单换流器输送容量达1250 MW。世界首个高压直流电网—张北柔性直流电网试验示范工程已经建成,正在启动调试;世界首个混合多端特高压直流输电工程—昆柳龙工程正在建设,柔性直流已经应用于新能源并网、海岛送电、网络构建、区域电网互联等广泛领域。

为了促进柔性直流输电技术发展,分享该领域的最新学术和技术成果,《全球能源互联网》编辑部精心策划和组织了“柔性直流输电与大规模新能源并网”专题,我们荣幸被邀请担任特邀主编,本专题得到广大专家学者和工程技术人员积极响应和鼎力支持。经过严格评审,本期收录了12篇论文,内容涵盖系统应用、新能源并网、运行控制、试验与检测、一次系统5个方面,其中:《有源型柔性直流输电技术在全球能源互联网背景下的应用研究》对柔性直流在全球能源互联网背景下的应用进行了研究,分析了典型应用场景下的故障特性和问题,提出了一种具有解耦运行能力的基于锂电池储能装置的新型有源型柔性直流输电技术;《海上风电经DR-MMC并联混合直流送出系统启动及协调控制策略》利用MMC并联DR构成海上风电混合直流送出系统,通过海上MMC建立海上风场侧交流电压,实现部分风电机组并网运行并启动DR,并提出基于有功-电压下垂的协调控制策略,实现了风功率变化下MMC送出功率的控制;《经柔性直流并网的大规模新能源集群有功控制技术研究》提出了基于时序生产模拟的大规模新能源集群有功控制裕度确定方法,并以张北柔性直流电网及其汇集新能源为例进行了仿真,分析认为激进型有功控制策略对于发电空间的利用更加充分,新能源场站利用小时数更高;《风电场经柔性直流孤岛送出的交流故障联合穿越策略》结合风电场接入柔性直流系统的控制目标、运行约束和故障特性,分析了风电场不同电流输出策略对交流故障穿越特性的影响,提出了在故障稳态阶段送端换流站采用定电流控制、风电机组采用有功电流注入,以及在故障恢复阶段交流电压按斜坡方式建立的故障联合穿越策略;《用于区域间电网互联的新型VSC虚拟同步技术》提出了一种不依赖于锁相环的用于区域间电网互联的新型电压源换流器虚拟同步控制,通过模拟同步机的一次调频特性,为系统提供频率支撑;《D-Q坐标系下模块化多电平换流器的交流阻抗模型研究》将MMC系统分为MMC本体和控制系统两部分,分别推导了MMC系统作为功率控制站和直流电压控制站的全频域等效阻抗模型,并对MMC交流阻抗的特性及各主要环节的影响进行了分析;《VSC与LCC混合级联直流输电系统暂态电流抑制方法》针对混合级联特高压直流输电系统VSC换流器的故障电流特点,分析了VSC直流侧串联二极管、旁路开关串联电阻两种暂态电流抑制方法,并结合工程实际需求给出了推荐方案;《含直流断路器的双极接线柔性直流输电系统MMC交流侧单相接地故障研究》针对含直流断路器的对称双极柔性直流系统,通过对系统阀侧单相接地故障的分析,阐述了断路器动作对MMC子模块过电压的影响;《张北柔性直流电网试验示范工程直流控制保护设计原则与验证》分析了张北柔性直流电网工程控制保护系统的难点与设计原则,提出了针对直流电网的控制与保护架构、主要控制策略以及直流保护配置,并通过硬件闭环实时仿真验证了控制保护系统设计的合理性;《特高压柔直阀控系统链路延时分析与测试研究》分析了模块化多电平柔直换流阀链路延时的各个环节和测试方法,并结合昆柳龙混合多端特高压直流工程换流阀研制进行了优化,有效减小了阀控链路延时;《基于NLC调制的MMC多子模块工况模拟测试电路及其控制方法》提出了一种针对多个MMC子模块的工况模拟测试电路及其相应的控制方法,能够同时对多个子模块进行测试,并且借助反串子模块,能够极大地减小测试电路对直流源的需求,可以大幅提高对子模块的检查效果和测试效率;《500 kV同塔三回柔性多端直流输电线路防雷保护》采用电气几何模型及行波法分析了±500 kV同塔三回柔性直流输电线路的耐雷性能,研究了极导线布置方式、避雷线保护角、地形地貌特征、接地电阻等典型因素对线路绕击及反击跳闸率的影响,提出了极导线、避雷线布置推荐方案。

柔性直流输电和大规模新能源并网技术正蓬勃发展,《全球能源互联网》组织本专题恰逢其时,衷心感谢各位作者和编审人员对本专题的大力支持和辛苦工作,希望本专题能够为从事柔性直流输电相关技术研究、设备研制、工程建设和生产运行的专业人员提供参考。

 

2020年2月26日

徐政,浙江大学教授、博士生导师,主要研究领域为大规模交直流电力系统分析、直流输电与柔性交流输电、新能源发电及其并网技术等。中国南方电网公司专家委员会委员,先进输电技术国家重点实验室、直流输电技术国家重点实验室学术委员会委员,全国高压直流输电工程标准化技术委员会、全国电力电子学标准化技术委员会输配电系统电力电子技术分技术委员会、电力行业高压直流输电技术标准化技术委员会委员。

郭贤珊,教授级高级工程师,长期从事高压直流输电技术研究、工程建设和运行管理工作。国家电网有限公司设备管理部副主任,中国电力行业电能质量及柔性输电标准化技术委员会、绝缘子标准化技术委员会委员。

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    图1