模块化多电平换流器的拓扑和工业应用综述
摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）在高压大功率系统领域已展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了典型MMC的电路拓扑和工作原理,然后分别从子模块级拓扑和系统级拓扑2个方面,系统回顾了MMC拓扑的国内外最近研究进展,总结了MMC在柔性直流输电、电力传动、高压直流功率变换、电能质量问题治理等工业领域的工程应用现状。在此基础上指出MMC今后亟待研究的关键问题。相关研究结果表明,MMC在电力系统中具有广泛的应用前景,是未来中高压大功率系统的重要发展方向之一。模块化多电平变流器子模块故障容错控制策略
摘要：随着模块化多电平变流器（modular multilevel converter,MMC）在柔性直流输电领域的应用日渐增多,其故障下的运行控制问题显得越来越重要。为解决上述问题,比较了现有的几种容错运行方案,以保证并网电流不变为出发点,基于载波移相调制方法的特点提出了一种仅对子模块故障相作子模块对称切除的容错方案,该方法可减少子模块的切除数量,且通过对故障相的载波进行重构可避免中性点的偏移,同时通过对故障相子模块电容电压的调节保证了环流主要成分在故障前后不发生变化,依然以直流分量与二倍频分量为主,使得采用传统比例谐振（proportional resonant,PR）控制方式的环流抑制器在子模块故障前后可具有通用性,在保证并网电流质量的同时近一步减小了子模块故障下容错控制器设计的复杂性,实现简单。最后通过仿真和实验验证了该控制策略的可行性。模块化多电平换流器电容电压均衡控制方法
摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的平衡控制分为子模块电容电压均衡和上下桥臂间能量平衡2个部分。分析了子模块电容电压不平衡的原因,并将不平衡分为2类,并引入了虚拟子模块和映射的概念。针对第1种不平衡提出了虚拟循环映射的子模块平衡策略;针对第2种不平衡提出了选择性循环映射的子模块平衡策略,并在此基础上进一步引入了换位裕度的概念,降低了开关频率。此外,还设计了桥臂平衡控制器,保持了桥臂间能量的平衡。最后搭建了三相五电平MMC实验平台,实验结果验证了所提方法的有效性。无冗余模块的故障环流分析及抑制策略研究
摘要：故障子模块的切除运行会使模块化多电平变换器系统输出不平衡。分析了故障运行期间,由于相与相之间模块的不对称投入,相间环流将明显增大,不及时处理易造成输出过流、子模块过压等的情况。针对无冗余模块的子模块故障问题,使用调制波重组方式的故障穿越策略后,证明了相桥臂间仍不对称运行。然后,通过理论推导故障期间以及调制波重组后的环流状态,证明奇次谐波明显增加,并设计了基于二阶广义积分器的多谐波提取控制器,通过准比例谐振调节器完成对环流的抑制。最终,通过Matlab仿真以及10 k W样机平台完成控制策略的验证。MMC-HVDC系统直流侧故障暂态特性分析
摘要：近年来,国内外对模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的研究主要集中于系统建模仿真、控制系统设计等方面。对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统（modular multilevel converter based high voltagedirect current system,MMC-HVDC）直流线路故障的研究也仅是在简单的故障定性仿真分析上。为了比较精确地定量分析MMC-HVDC系统直流侧故障瞬间电气应力的暂态特性、短路故障状态下的等值电路模型,分析了系统直流侧故障的机理,给出了故障电压、电流的数学表达式。基于RT-LAB软件搭建了双端MMC-HVDC仿真模型,验证了故障暂态特性分析的结果,单极接地故障使得直流非故障极的对地电压与换流站交流侧的相电压增大;双极短路故障会引起换流站的桥臂产生严重的过电流现象;单极断线故障会导致整流站很大的直流电压变化率,引起严重直流过电压。针对上述问题,文章结合分析结果给出了相应的故障保护要求和策略。应用于海上风电场柔性直流接入系统的直流故障穿越协同控制策略
摘要：近年来越来越多的海上风电场采用柔性直流输电的方式接入大电网。然而,传统半桥式子模块模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的拓扑特点决定了直流系统在发生直流双极短路故障时,不能有效抑制故障电流,而闭锁和交流断路器跳闸会导致海上风电场脱网。为解决这一问题,提出了一种基于半桥加全桥子模块混合式MMC拓扑的协同控制策略。通过换流器的直流电压控制,在直流双极短路故障发生后,故障电流能够得到迅速抑制。为保证系统中有功功率平衡,海上风电场将根据直流电压调整输出功率限幅。该控制策略能够在不闭锁换流器的情况下进行直流故障穿越,并维持换流阀内子模块电压稳定。最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证该策略的可行性和有效性。“配用电大数据技术”专题征稿启事
摘要：大数据技术是当前国际信息科技前沿热点,已引起世界范围内的广泛关注。目前电力公司在配电系统规划、调度自动化、配电自动化、电能质量监测、电能信息采集、95598客户服务、电能服务管理等配用电专业信息系统中积累了大量数据资源;营配数据贯通及与电力公司外部的社会公共数据集成,丰富了配用电数据资源;配用电数据呈现数据量大、数据类型多、价值密度低、增长速度快的特点,为开展大数据分析奠定了坚实的数据基础。同时,分布式计算、高性能计算、实时数据库等先进信息技术在电力公司也得到初步应用。为挖掘配用电数据价值,拓展其应用的深度,亟需探索解决大数据技术关键技术。一种MMC-MTDC系统新型协调控制策略
摘要：针对模块化多电平变流器多端直流输电系统,提出了一种基于U-I下垂控制的新型协调控制策略。该控制策略将平移下垂曲线和改变下垂曲线斜率相结合,消除静态偏差,避免了直流网络在功率发生较大程度变化时出现过电压。然后,对所提出的新型协调控制策略进行了稳定性分析,采用计算输电系统根轨迹的方法得到了控制器参数的取值范围。最后,在RT-lab实时仿真器中搭建了一个并联型四端直流输电系统,并对所提出的控制策略进行了时域仿真分析,验证了上述控制策略的有效性。适用于直流电网的组合式高压直流断路器
摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）在直流电网中具有较大的应用潜力。当前各类MMC拓扑中,半桥型MMC具有最佳的经济效益,但缺乏直流故障清除能力。目前主要有两种直流故障清除方法：一种是采用具有直流故障清除能力的子模块,但会引入额外的功率损耗,同时,需要通过闭锁MMC来达到清除直流故障的目的;另一种是采用混合式高压直流断路器,它具有快速隔离直流故障的能力,但投资费用较大。为有效解决上述弊端,提出一种组合式高压直流断路器,并对其控制时序进行了研究。组合式直流断路器以混合式直流断路器为设计背景,对其主要设备进行重新配置并加以改进,更加适用于多端柔性直流输电系统及直流电网。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比混合式高压直流断路器,其投资成本大幅度降低。为验证组合式直流断路器的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了组合式直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。“可再生能源发电与综合消纳技术”专题征稿启事
摘要：风、光等间歇性可再生能源并网给电力系统运行带来很大的冲击,引起系统电压、频率的大幅波动,恶化了电能质量,降低了电网安全稳定运行的水平,使得传统的电力系统理论方法和技术体系受到挑战。国务院于2014年6月印发《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》,提出到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,其中风电装机达到2亿kW,光伏装机达到1亿kW左右,地热能利用规模达到5000万t标准煤。需＂提高可再生能源利用水平。采用柔性直流输电优化河南电网运行的前瞻性研究
摘要：为了保证河南电网在互联电网大发展背景下的安全稳定高效运行,分析了河南电网作为特高压交直流混联典型受端电网在未来运行中面临的主要问题。结合柔性直流输电技术的优势特性和发展趋势,并针对河南电网的实际情况,设计了线路扩容、增加输电断面线路和采用背靠背柔性直流输电技术等4个技术方案。通过仿真计算和对比分析可知,采用背靠背柔性直流输电技术的方案在满足输送能力要求的同时,还能够减小系统短路电流水平,提高系统稳定性,平抑功率振荡。南京西环网UPFC示范工程系统级控制策略研究
摘要：统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）在电网正常运行状态以及发生N-1故障时,其控制目标值的设定原则是工程实际的难点之一。以南京西环网UPFC示范工程为例,提出了一种具有线路功率越限控制功能的UPFC系统级控制策略。所制定的系统级控制策略在电网正常运行状态下,优先保证潮流控制目标;在系统发生N-1故障或因工况改变导致线路过载时,优先保证线路不超过其功率限值。在PSS/E中基于南京西环网的典型数据,对所提出的系统级控制策略进行了验证。仿真结果显示,所提出的UPFC系统级控制策略在系统正常运行以及系统发生N-1故障时,均能达到预期的控制效果,能够保证在示范工程投运后,南京西环网的安全稳定运行。特高压同步电网安全性论证
摘要：根据《电力系统安全稳定导则》,从短路电流、静态安全性、暂态稳定性、动态稳定性等方面,校核了特高压同步电网方案的安全稳定性;根据《电力安全事故应急处置和调查处理条例》要求,校核了可能发生的自然灾害导致的电网严重故障下,特高压同步电网的承受能力及可采取的措施;根据第3道防线的设置原则和要求,分析了由低频减载、低压减载和解列控制构成的第3道防线在特高压同步电网的适应性。结果表明,特高压同步电网安全性满足《电力系统安全稳定导则》的要求,承受严重故障能力强,第3道防线可有效控制事故范围,避免出现大停电;采用基于广域同步量测信息的自适应解列、交直流协调控制等技术可以进一步提高系统的安全性。能源互联网体系架构及关键技术
摘要：构建以融合可再生能源与互联网信息技术为特征的能源互联网,建立从集中利用传统化石能源向清洁能源转变的能源利用体系将是实现能源结构绿色化和用能高效化的根本途径。基于此背景下,首先介绍了国内外能源互联网的研究现状,指出能源互联网是以电能为主体形式、以智能电网为载体的能源互联网络,进而对能源互联网的体系架构进行研究;其次,对电力、交通、天然气等网络的融合现状进行分析,指出研究电网和电气化交通网的协调规划、考虑计及各类不确定性因素的天然气网和电网协调规划、热-电联合系统等方面将是能源互联网的研究重点;最后分析了发展能源互联网中的关键技术,并指出后续关键技术研究中的突破方向。能源互联网“源–网–荷–储”协调优化运营模式及关键技术
摘要：能源互联网是实现我国能源革命目标的关键,而互联网技术将成为推动我国能源产业转型和发展的重要手段。首先阐述了能源互联网的基本概念和主要特征,在此基础上分析了智能电网在能源互联网体系中的定位和作用,提出了能源互联网广义＂源–网–荷–储＂协调优化运营模式。其次总结了实现能源互联网协调优化的关键技术,分析了国内外能源互联网项目的实践经验,并提出我国发展能源互联网的政策建议。“直流电网基础理论及关键技术”专题征稿启事
摘要：为深入探讨直流电网发展现状及未来技术路线,促进先进技术理念、科研创新成果和实施应用技术的推广与交流,2015年7月6日至7日,中国电力科学研究院2015年第二届＂二零八＂科学会议在北京召开。此次会议主题为＂直流电网基础理论、关键技术及应用＂,涉及直流电网需求分析及应用场景、直流电网形态格局及拓扑结构展望、直流电网关键设备的研究展望、直流电网电气可靠性研究、新能源发电直流汇集输送及协调控制技术、直流配电网关键技术与装备。风电功率预测的新型互联网运营模式设计
摘要：目前我国大型并网风电场广泛开展了风电功率预测业务,但实际运营中反映出预测精度不稳定、预测系统运行/开发人员间交互性差、运维成本高等问题,现行运营模式与实际工程应用需求存在显著的差距。设计了一套风电功率预测新型互联网运营模式,对其理论基础、基本概念、核心功能进行了论述。新型运营模式一方面依托大数据技术建立新风电功率预测系统,提升风电场预测精度;另一方面建立预测服务商、风电场用户多方沟通交流的自服务平台,为专业服务平台提供用户侧反馈,促进功率预测结果的可用性。最后基于在吉林风电场群的实际应用证明了该模式在拓宽预测数据视野、提高预测精度等方面具有积极作用。基于多能协同策略的能源互联微网研究
摘要：能源互联网一般指具有多种能源综合协同的供应框架,是通过能源转化、能源储存、需求侧响应等多种技术实现的能源供应体系,实现了能源信息的深度耦合。通过建设能源互联网,在多种能源协同供应的条件下,可以实现各类能源的高效利用;同时,在能源互联网体制中,能源的商品属性得以还原,结合相关的决策和能源交易政策,将能有效地创造新的经济增长点。选取北京市海淀北部地区作为实际案例,调研了该地区建设情况和历史冷、热负荷及电负荷数据,结合目前能源互联微网中多种典型关键技术,设计了海淀北部地区建设能源互联网的可行多能源协同建设方案,并评估了在能源互联微网模式下的运营收益和社会效益,为今后能源互联网建设的相关工程提供一定的建设经验。
