MMC岸电技术方案
海上风电场MMC-MTDC下垂控制特性的模型预测控制技术
海上风电场MMC-MTDC下垂控制特性的模型预测控制技术孙国强;郑玉平;卫志农;臧海祥;林子杰;袁阳【摘要】Due to the development of power electronic technology,modular multilevel converter (MMC) based multi-terminal HVDC (MTDC) has a promising future in off-shore wind farm integration,and its control strategy has great impact on the stability of power bined with the droop control strategy of MMC-MTDC with offshore wind farms,a simplified state space equation of MMC and its control system is established.Meanwhile,a model predictive control (MPC) strategy for MMC is proposed.%基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的多端直流输电(Multi-Terminal HVDC,MTDC)系统被应用于海上风电场并网,其控制策略对于电力系统的稳定性有着重大的影响.文章分析了MMC典型控制系统,结合海上风电场MMC-MTDC并网系统的下垂控制策略,建立MMC及其控制系统的简化状态空间方程;提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的MMC控制方案,对d轴分量的有功功率和直流电压采用模型预测控制.通过PSCAD中基于4端MMC-MTDC的海上风电并网系统的仿真测试,验证了所提方法的可行性和有效性.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】8页(P419-426)【关键词】海上风电场;模块化多电平换流器;多端直流输电;模型预测控制【作者】孙国强;郑玉平;卫志农;臧海祥;林子杰;袁阳【作者单位】国网电力科学研究院南瑞集团公司,江苏南京210003;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;国网电力科学研究院南瑞集团公司,江苏南京210003;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TK81风力发电已经成为一种重要的电力能源。
港口岸电系统建设及船舶受电设施改造方案(二)
港口岸电系统建设及船舶受电设施改造方案1. 实施背景随着全球环境问题日益严重，港口船舶排放的污染物对环境和人体健康造成了严重影响。
中国政府为了推进绿色航运和环保产业的发展，积极推动港口岸电系统的建设和船舶受电设施的改造。
同时，这也符合当前国家产业结构改革的方向，有利于提高能源利用效率，促进清洁能源的发展，缓解能源供应压力。
2. 工作原理港口岸电系统是一种将陆地电网的电能转换为适合船舶使用的电源，通过专门的数据线和接口为船舶供电的设备。
船舶受电设施则是接受岸电系统提供的电能并对其进行处理和利用的设备。
岸电系统与船舶受电设施的配合使用可以实现船舶在港期间零排放的目标。
3. 实施计划步骤3.1 调研和规划首先需要对当地港口和船舶的实际情况进行调研，明确岸电系统的需求和建设规模。
同时，对船舶受电设施的改造计划进行详细规划，包括改造的范围、技术方案、时间节点等。
3.2 岸电系统建设根据规划，逐步在港口建设岸电系统。
首先需要在岸上设置专门的供电设施，包括变压器、变频器、电源柜等设备，同时铺设供电线路至码头，为船舶提供电源。
3.3 船舶受电设施改造对需要改造的船舶进行统计，并按照技术方案对其受电设施进行改造。
改造内容主要包括安装电源接收装置、数据采集装置等设备，以及对原有设备的升级或替换。
3.4 系统调试与优化在完成岸电系统和船舶受电设施的改造后，需要进行系统的调试和优化，确保系统的稳定性和可靠性。
同时，对运行过程中出现的问题及时进行改进和优化。
4. 适用范围本方案适用于各类大中型港口，尤其是繁忙的商业港口和工业港口。
对于小型港口或小型船舶，可以根据实际情况选择合适的岸电系统方案。
5. 创新要点5.1 全过程环保本方案实现了从岸电系统到船舶受电设施的全过程环保，可以在减少污染的同时提高能源利用效率。
5.2 智能化管理通过数据线和接口的连接，可以实现岸电系统和船舶受电设施的智能化管理。
通过数据采集和分析，可以实时监控船舶用电情况，为节能减排提供数据支持。
岸电改造实施方案
岸电改造实施方案随着社会的发展和科技的进步，岸电改造已经成为了一个重要的环保举措。
岸电，即岸边供电系统，是指船舶在停泊时通过岸边供电系统获取电力，避免使用发动机发电，从而减少对环境造成的污染。
岸电改造实施方案的制定和实施，对于改善港口环境、减少港口的温室气体排放、提高港口的竞争力具有重要意义。
首先，岸电改造实施方案需要对现有的港口和码头进行全面的调研和评估。
这包括对港口和码头的电力需求情况、停靠船舶的类型和数量、电力设施的现状等方面进行详细的调查和分析。
只有充分了解现状，才能制定出科学合理的岸电改造方案。
其次，根据调研和评估的结果，制定岸电改造的具体方案。
这包括确定岸电供电系统的建设位置、供电容量、供电方式等。
在制定具体方案的过程中，需要充分考虑到港口和码头的实际情况，确保岸电改造方案的可行性和有效性。
接下来，进行岸电改造设施的建设和改造工作。
这需要与港口管理部门、船舶管理部门、电力公司等相关单位进行密切合作，共同推动岸电改造工作的顺利进行。
在建设和改造过程中，需要严格按照相关的技术标准和环保要求进行，确保岸电供电系统的安全稳定运行。
最后，对岸电改造实施方案进行监测和评估。
这包括对岸电供电系统的运行情况进行定期检查和评估，及时发现和解决可能存在的问题，确保岸电改造方案的长期有效运行。
总之，岸电改造实施方案的制定和实施是一项复杂而又重要的工作。
只有通过科学合理的调研和评估，制定出具体可行的改造方案，才能最大限度地发挥岸电改造的环保和经济效益。
希望通过我们的共同努力，岸电改造工作能够取得更加显著的成效，为改善港口环境、减少港口的温室气体排放、提高港口的竞争力做出应有的贡献。
基于MMC的多端高压直流输电系统研究综述_李翠萍
摘 要：随着 新 能 源 并 网 数 量 及 容 量 的 增 加， 基 于 模 块 化 多电平换流器（ＭＭＣ） 的多端直流输电技术由于输出电 压 谐 波含量少、 开 关 损 耗 低、 输 电 方 式 更 加 灵 活 可 靠， 成 为 未 来直流输电 的 发 展 趋 势， 文 中 首 先 分 析 了 ＭＭＣ 的 基 本 原 理，对其拓扑 结 构、 数 学 模 型 和 主 电 路 参 数 设 计 相 关 研 究 进行阐述， 然 后 总 结 了 ＭＭＣ－ＨＶＤＣ 的 控 制 策 略， 最 后 分 析了 ＶＳＣ－ＭＴＤＣ 协调控制方法及其工程建设情况。 关键词：模块 化 多 电 平 换 流 器； 高 压 直 流 输 电； 多 端 直 流 输电；数学模型；控制策略
本文在介绍 ＭＭＣ 基本原理基础上，对其关键 技术和控制策略进行了介绍，并介绍了多端直流输 电系统的控制方法，分析了基于 ＭＭＣ 的多端直流 输电研究现状，最后对国内外相关工程发展概况及 存在问题做出总结。
１ ＭＭＣ 拓扑结构及数学模型
选用电压 型 器 件， 如 绝 缘 栅 型 双 极 晶 体 管 （ｉｎｓｕｌａ－ ｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）、 集 成 门 极 换 流 晶 闸 管 （ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ ｇａｔｅ－ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ， ＩＧＣＴ）等，ＵＣ０为 ＳＭ 电容电压，ＵＳＭ 为子模 块 输 出 电压。从全控电力电子器件 Ｖ 的开关情况可以看 出 ＳＭ 可分为投入、切除与封锁 ３ 种工作状态， 即 Ｖ１和 Ｖ２同时为 关 断 时， 子 模 块 为 闭 锁 状 态；Ｖ１导 通 Ｖ２关断时 为 投 入 状 态； 而 Ｖ２ 导 通 Ｖ１ 关 断 时 为 切除状态。若规定桥臂电流从直流母线正极流向负 极为正方向，否则为反向，则 ＳＭ 的输出电压和工 作状态关系可如表１所示。
MMC在船舶中压直流电力系统中的应用
2）中压直流电力系统的电站容量大，线路的阻抗 低，可以大幅减少电流运输过程的电流损失，提高电 能的利用率[4]；
3）船舶中压直流电力系统的电网输电距离较短， 一般低于 200 m；
4）在船舶中压电力系统的配电装置中，负载设备 的额定电压较低，因此需要配置相应的降压变压器保 障用电设备的电压需求。
2 基于 MMC 的船中压直流电力系统的功率优化研究
关键词：MMC；中压直流电力系统；功率优化；控制系统
中图分类号：U665.4A 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2019)4A – 0106 – 03
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.4A.036
Application of MMC in medium voltage DC power system of ship
DING Shao-hua (Linyi Vocational College, Linyi 276000, China)
Abstract: With the continuous improvement of ship automation, the number and power of ship-borne power equipment are also increasing. On the one hand, it improves the quality of ship operation, on the other hand, it also puts forward higher requirements for the performance of ship power system. In order to meet the increasing power demand, the traditional low-voltage marine power system is gradually replaced by the medium-voltage direct current power system. Medium voltage direct current (MVD) power system has the advantages of high stability and low transmission loss, and has been widely used at present. Aiming at the problem of converter and power optimization in ship medium voltage DC power system, a ship medium voltage DC power control system based on MMC multi-level converter is developed. The principle of the topology structure of medium voltage DC power system and MMC multi-level converter is introduced in detail, which is of great significance.
基于不对称全桥型MMC的船舶永磁电机推进系统仿真
基于不对称全桥型MMC的船舶永磁电机推进系统仿真邵德东，郭 燚，赵怡波(上海海事大学 物流工程学院，上海 201306)摘要: 为优化中压推进电机调速性能，利用模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter, MMC）作为推进电机变频器。
采用不对称全桥型子模块拓扑，并设计相应的不对称全桥型MMC电机变频调速系统应用于船舶电推系统。
在Matlab/Simulink环境下，分析船舶在不同工况下的螺旋桨工作特性以及不对称全桥型MMC调速性能。
仿真结果表明，不对称全桥型MMC应用于船舶推进电机调速系统具有良好的控制精度及动态响应能力，采用分级运行模式对推进系统进行启动、停车以及倒车过程，可以减缓MMC电容电压波动，提高系统工作性能。
关键词：模块化多电平变换器；不对称全桥型子模块；变频调速；动态响应中图分类号：U665.13 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2019)07 – 0107 – 06 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.07.020Simulation study on marine permanent magnet motor propulsion systembased on asymmetric full-bridge mmcSHAO De-dong, GUO Yi, ZHAO Yi-bo(Logistics Engineering College, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China)Abstract: Modular Multilevel Converter (MMC) is a promising converter topology to be applied in propulsion motor inverter. Firstly, an asymmetric full-bridge sub module (SM) topology is used to optimize the system performance. Then the corresponding propulsion motor variable frequency speed regulating system is designed based on MMC. The simulation res-ults show that the system has good control accuracy and dynamic response ability under various working conditions. And the voltage ripple on MMC capacitors can be suppressed when the system operating in stages.Key words: MMC；asymmetric full-bridge SM；variable frequency speed regulating；dynamic response0 引 言目前，中高压、大功率船舶电力推进系统变频器主要采用控制技术相对成熟的全桥逆变器或者传统的多电平换流器，对单个开关器件的耐压能力要求较高，输出波形谐波含量大，影响控制系统的整体性能[1]。
码头岸电实施方案
码头岸电实施方案为了推动港口码头的绿色发展，减少对环境的影响，提高港口作业效率，我们制定了码头岸电实施方案，旨在推动船舶停泊时使用岸电，减少使用发电机的情况，从而减少港口区域的空气污染和噪音污染，提高港口的环境质量和生活质量。
一、实施目标。
本方案的实施目标是在港口区域内推广岸电使用，减少船舶使用发电机的情况，降低港口区域的空气污染和噪音污染，提高港口环境质量和生活质量。
二、实施步骤。
1. 确定实施范围，首先，我们将确定实施岸电的范围，包括哪些码头和停泊区域将纳入岸电使用范围。
2. 建设岸电设施，在确定实施范围后，我们将进行岸电设施的建设，包括岸电接口、供电设备等，确保设施的安全可靠。
3. 推广宣传，在建设完岸电设施后，我们将进行岸电的推广宣传工作，向船舶公司、港口管理方和相关部门宣传岸电的优势和重要性，鼓励船舶停泊时使用岸电。
4. 监测评估，实施岸电后，我们将对港口区域的空气质量和噪音水平进行监测评估，确保岸电的实施效果。
三、实施措施。
1. 政策支持，加强与相关部门的合作，制定相关政策和标准，支持和推动岸电的实施。
2. 技术支持，引进先进的岸电技术和设备，确保岸电设施的安全可靠性。
3. 经济激励，对使用岸电的船舶给予一定的经济激励，鼓励船舶停泊时选择使用岸电。
4. 安全监管，加强岸电设施的安全监管工作，确保岸电设施的正常运行和使用安全。
四、实施效果。
通过实施岸电方案，可以有效降低港口区域的空气污染和噪音污染，改善港口区域的环境质量，提高港口的形象和竞争力。
同时，岸电的实施也将有利于节约能源，减少碳排放，推动港口的绿色发展。
五、总结建议。
在实施岸电方案的过程中，我们建议加强与相关部门的合作，制定更加完善的政策和标准，加大对岸电技术和设备的研发和推广力度，同时加强对岸电设施的安全监管和维护工作，确保岸电方案的顺利实施和效果达到预期目标。
六、结语。
码头岸电实施方案的制定和实施，是为了推动港口的绿色发展，减少对环境的影响，提高港口的环境质量和生活质量。
MMC技术解读：打造现代化电力系统
MMC技术解读：打造现代化电力系统在过去的几十年里，全球电力系统经历了巨大的变革。
传统的同步发电机逐渐被更加高效、可靠的燃气轮机和风力发电机所取代。
然而，这些新型发电设备的接入给电力系统带来了新的挑战。
同步发电机时代的电力系统依赖于发电机和负载之间的同步运行，而新型发电设备的接入则导致了电力系统的动态变化。
为了解决这一问题，模块化多状态控制器（Modular Multilevel Converter, MMC）技术应运而生。
以我国为例，近年来，我国风力发电和太阳能发电行业取得了显著的发展。
然而，这些新型发电设备的接入给电力系统带来了巨大的挑战。
为了解决这一问题，我国研究人员和工程师积极开展了MMC技术的研究和应用。
以我国国家电网公司为例，其已在全国范围内建设了大量基于MMC技术的直流输电线路，实现了电力资源的跨区域调配，提高了电力系统的运行效率和可靠性。
除了在电力系统中应用外，MMC技术还可广泛应用于其他领域。
以电动汽车充电桩为例，通过采用MMC技术，充电桩能够实现高效、快速的充电，满足电动汽车的需求。
MMC技术还可应用于智能电网、船舶电力系统、可再生能源等领域，为这些领域的发展提供了强大的技术支持。
然而，MMC技术的应用也面临一定的挑战。
MMC设备的成本相对较高，制约了其在电力系统中的应用。
MMC技术的研发和运维需要高素质的专业人才，这对我国电力行业的人才培养提出了更高的要求。
MMC技术在实际应用中还需克服诸多技术难题，如故障处理、散热问题等。
MMC技术作为一种新兴的电力电子技术，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
通过不断研究和创新，我国电力行业有望借助MMC技术，打造现代化、高效、可靠的电力系统，为经济社会发展提供强大的动力。
同时，我们也要认识到，MMC技术的应用仍需克服诸多困难和挑战。
因此，我国政府和相关部门应加大对MMC技术研发和产业化的支持力度，培养高素质的专业人才，推动电力行业的持续发展。
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MMC岸电技术方案
发表时间：2019-07-16T14:06:57.263Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：周治国
[导读]
(广东明阳龙源电力电子有限公司 528437)
第一章项目背景和意义
船舶停靠码头时，通常包括两种使用工况，即：船舶装卸货工况和船舶停泊工况，任一工况下船舶负载所需电源皆来自于船上配置的主发电机组。
船舶停泊工况时，多为生活用电，船上所需用电负荷相对偏小，一般运行1台发电机即可。
船舶装卸货工况时，一般情况下仍可用1台发电机，但运行压载泵或其它较大负荷操作时，为确保主电源的连续性，满足CCS规范要求，必须至少运行2台柴油发电机，才能满足全船最大负荷需求。
船舶岸电是指船舶靠港期间，通过岸上设施向船舶供电。
船舶建造时一般均会配置一个较小容量(一般不超过400安培)的岸电箱，可接入码头岸电，但仅能满足船舶厨房、照明、通讯等日常生活设施用电或船舶厂修时的基本用电。
为了降低排放，减少污染，船舶靠泊后国际上目前也有采用低硫燃油的方式解决排放问题。
但目前国内港口还没有低硫燃油提供，国际上除了欧盟和美国加州，其它国家也不是强制执行，同时能提供低硫燃油的供应商很少，采购成本较高。
对于营运船舶，还需要对相应设备进行改造才能使用。
从上面分析中可以看出，船舶装卸货作业工况时，采用原船上的岸电箱接入岸电不能满足船舶用电所需。
所以需要对船舶进行岸电技术改造或建设，以满足船舶作业时的用电需求。
如果岸电改建使用成功，就能在船舶停靠码头时停用船舶发电机组，杜绝其使用燃油燃烧排放的废气，有效改善港口环境。
并且，在目前全球能源日益紧张、燃油价格持续走高的形势下，采取合适措施改建的船舶岸电，在实际应用中还可能产生一定的经济效益。
有统计数据显示，从2000年至今，美国、比利时、加拿大、德国、瑞典、芬兰、荷兰及中国等国已有约24个港口使用了岸电电源系统，采用岸电技术的船舶达到了100 余艘。
不仅如此，随着欧美各国有关船舶在靠港期间废气排放的法规日趋严格，靠港船舶使用岸电系统将成为航运业的一大发展趋势。
全国沿海主要规模以上港口拥有万吨级及以上泊位1600个以上，那么就会需要大约1600台平均容量为2~4MV A高压变频器。
按目前市场上1泊位的岸电建设价格平均是1000万人民币（包括基建，高/低压变压器，高压变频器电源，高/低压开关柜，高/低压电缆，高/低压快速接线箱）。
如果有20%万吨级泊位需要配置安装岸电装置，那么市场容量是32亿人民币（包括基建，高压变压器，高压变频器，高压开关柜，高压电缆、高压快速接线箱）。
第二章设计方案
系统要求
以中船长兴基地为例分析MMC变流器用于岸电电源可行性。
中船长兴基地有两个港口高压箱，需要两套10 kV/2800KV A岸电电源装置，现在根据码头实际情况采用节能型电源方案。
系统性能要求：
额定电压：10KV
电压变化范围：±5%
频率变化范围：±1%
10KV母线短路电流：40KA（估算短路容量700MV A）
变频电源输出参数：
额定输出电压：440~470V（可调）
额定输出频率：60Hz±0.5Hz
额定输出容量：2800KV A
额定功率因数：>=0.9
按照10KV母线短路电流40KA估算港口大致需要无功补偿容量10MVar ~ 15MVar。
系统要求岸电电源在船舶靠港期间向船舶供电的大容量岸电供电设备，该电源系统对输入电源有完善的过压、欠压、过流、短路、缺相、逆变器和变压器过热等保护功能（保护值可设定）。
在控制逻辑上，通过对输出电压以及电流的实时判断，可实现两种模式的供电：独立供电和并船网供电，两种模式实现智能自动切换。
独立供电模式
在岸电电源设备前期调试或船体电源提前断电的情况下，可使用变频电源的独立供电模式，此时需要变频器输入手动上电，设定好输出的电压幅值以及频率参数后，启动变频电源实现独立供电，供电过程中可通过更改设定值进行电压幅值的调整，电压根据设定值实时调整输出电压的幅值。
并船网供电模式（具备无扰切换功能）
并船网供电模式类似于发电机的并网发电，在船靠岸动力与控制线接入岸电电源系统后，船体发电机继续供电，岸电系统检测到来船接入后进入就绪状态，等待船体控制信号发出并网命令，岸电系统在接收到并船舶电网命令后进行并网同步供电，并网完毕后向船上发出并网完成指示，此时船上发电机可停止工作，船上发电机停止工作后，岸电系统通过检测电压信号后实时切换至独立供电模式，达到靠岸船只供电的无扰切换。
技术方案
下面按照两套2800KV A高压箱泊位岸电电源，同时提供5M动态补偿容量的技术要求设计技术方案。
析，最终得到的结果如下表所示：。