轻型直流输电适用于风电场的电力传输新技术

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电力电子技术在风力发电中的应用

电力电子技术在风力发电中的应用摘要：随着社会的不断发展，环境保护日益成为当今社会的热点话题。

但是，尽管如此，传统的火力发电技术依旧存在许多缺陷，不仅不能有效地提升环境质量，还不能实现可持续发展，这种状况令人深感担忧。

随着全球对环境的日益关注，风力发电这一可持续的能源，正在被越来越多的人们采纳并广泛应用。

通过应用先进的电力电子技术，可以极大地改善风力发电系统的性能，同时也可以极大地减少它的运营成本，从而起到至关重要的社会效益。

关键词：风力发电;电力电子;风能控制;储能引言：随着技术的进步，风能作为一种新型的、可持续的、低污染的可再生能源，其开发与利用不仅可以有效地缓解能源短缺，而且还可以显著降低环境污染。

因此，风力发电技术已经在各行各业中得到了普遍的应用，然而，由于传统的电子元件难以满足其高效的运行需求，从而导致其整体的运行效率受到一定的影响。

相较于传统技术，电力电子技术拥有更多的优势，它不仅可以显著提高系统的效率，而且还能够极大地改善运行质量，从而为推动风力发电的长期稳定发展作出了巨大的贡献。

1.电力电子技术概述电力电子技术是一种革命性的、先进的、可持续的、智能的电力系统管理手段，它利用多种电子设备和元件，实现对电网的有效调节，极大地提升了电网的安全性与稳定性。

经过深入的研究，我们发现，这种技术的核心组成部分，如电路、装置、相关器件，均为半导体材料，并建立在电子学的原理之上。

随着科学技术的进步，这些新型技术已经被广泛应用于多个领域，尤其是在电力行业，为实现可持续发展做出了巨大贡献。

2.风力发电技术分类2.1水平轴风力发电技术水平轴风力发电技术是一种可持续发展的新型能源，其中升力式和阻力式两大类均具有较高的旋转速度，可以提供更大的能量，因此，在大多数情况下，它们都被广泛应用于风能发电领域。

通过采用水平轴风力发电技术，可以实现对风向的精确控制，从而大大降低能耗，同时也可以节约资源，减少污染。

为了达到节能减排的目标，小型风力发电系统必须配备有效的尾舵装置，以确保安全性。

智能电网试题

第二轮次（选择、判断）一、填空题（每题1分，共60分）1、智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

2、智能电网具备的主要特征是：坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化。

3、智能电网是电网技术发展和社会经济发展的必然选择。

4、坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征的现代电网。

5、坚强智能电网包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现了“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。

6、坚强的内涵是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应。

‘7、特高压输电具有远距离、大容量、低损耗、高效率的优势。

8、坚强智能电网的发展，使得电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放电力服务、推动战略性新兴产业发展等多个方面。

9、建设坚强智能电网将促进特高压、柔性输电、经济调度等先进技术的推广和应用，降低输电损失率，提高电网运行经济性。

10、建设坚强智能电网可以显著提高电网对清洁能源的接入、消纳和调节能力，有力地推动清洁能源的发展。

11、智能发电的发展目标是通过深入研究和应用网厂协调技术、风电及太阳能发电并网技术和大容量储能技术，促进电源结构优化，适应清洁能源规模化发展。

12、智能发电主要涉及常规能源、清洁能源和大容量储能应用等技术领域。

13、在清洁能源方面，智能电网主要开展风电场、光伏电站的建模、系统仿真、功率预测和并网运行控制等先进技术的研发及推广应用。

14、与广泛使用的常规能源（如煤、石油、天然气、水能等）相比，新能源是指在新技术基础上开发利用的非常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核聚变能、天然气水合物能源等。

15、并网型风力发电系统是指风电机组与电网相联，向电网输送有功功率，同时吸收或者发出无功功率的风力发电系统。

轻型直流输电的应用

轻型直流输电的应用【摘要】本文主要阐述的是轻型直流输电的应用。

先概述了轻型直流输电的特点及优势，然后介绍了其对应的各种应用场合。

选取了其中一种应用，vsc-hvdc应用于清洁能源（以海上风电为例），进行了详细的阐述。

最后介绍了轻型直流输电在我国的应用前景。

【关键词】轻型直流输电；应用；海上风电；应用前景1 轻型直流输电应用概述1.1轻型直流输电特点轻型直流输电技术是一种基于可关断电力电子器件电压源换流器（vsc）和脉宽调制技术的直流输电技术。

轻型直流输电的特点和优势主要有:①控制灵活，可以独立的控制有功功率和无功功率；②可以工作在无源逆变方式，受端可以使无源网络；可以灵活控制潮流方向；不增加系统短路功率；通过模块化设计使hvdc light的设计、生产、安装和调试周期的缩短，换流站占地面积更小；⑥每个站可以独立控制，易于实现无人值守。

1.2轻型直流输电的应用场合基于以上提到的hvdc light的特点和优势，轻型直流输电的主要应用场合有：（1）清洁能源发电。

受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量不高并且远离主网，如中小型水电厂、风力发电站（含海上风力发电站）、潮汐电站、太阳能电站等，由于其运营成本很高以及交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，利用轻型直流输电与主网实现互联是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。

（2）提高配电网电能质量。

非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题，如谐波污染、电压间断、电压凹陷、突起以及波形闪变等问题，使一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安全系统等失灵，造成很大的经济损失，轻型直流输电可分别快速控制有功、无功的能力并能够保持电压基本不变，使电压、电流满足电能质量标准要求，将是未来改善配网电能质量的有效措施。

（3）异步连接。

比邻两交流系统异步运行时不能交换功率，无法相互提供多余的发电容量，须各有独立的调峰电厂。

基于VSC_HVDC的风电系统低电压穿越技术综述_章心因

1,2
2
1
1
ZHANG Xin-yin , WU Zai-jun , HAO Si-peng , CHENG Gui-lin
（1. Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China.
2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China）
图3 PMSG的两种LVRT方案 Fig.3 Two LVRT implementations in PMSG 对于DFIG机组，按硬件电路装设的位置可分为定子侧、直流母线、转子侧三种。文献［11］在电网侧串联变流器，相当于一台动态电压恢复器，具有优良的LVRT能力；文献［12］在DFIG 定子与电网之间接了一组并联双向交流开关的电阻阵列，通过调节整个装置的等效阻抗保证机端电压。文献［13］提出短暂中断的概念，但解列期间不利于电网的稳定。文献［14］对其进行了改进，在定子切除期间，保持励磁变流器与电网连接，向电网提供无功。该方法可以避免电网电压骤降对DFIG的冲击，但并非真正意义上的不脱网运行，对电网恢复的作用有限。转子侧的常用方法是采用撬棒电路保护励磁变
0引言随着风电比重快速增加，对电网的影响也越来越
大，电力系统对风电机组并网提出了类似常规发电机组的技术要求。尤其在风电穿透功率较高的情况下，电网故障时不能采取简单的保护式解列方案，而是要求风电机组具备一定的故障穿越能力，以维护电网稳定。
VSC-HVDC是一种新型直流输电技术，风电场通过VSC-HVDC系统并网，电压稳定、电能质量和穿透功率都能得到显著提高。尤其在我国风电急速发展遭遇“输电瓶颈”的地区，采用该输电方式解决远距离大

柔性直流输电技术和上海示范工程简介

柔性直流输电技术和上海示范工程简介摘要：柔性直流输电技术是一种适用于小功率传输的新型直流输电技术。

本文阐述了柔性直流的工作原理和应用优势，并简要介绍了上海南汇风电厂柔性直流输电示范工程。

关键词：柔性直流传统直流上海示范工程1、引言柔性直流输电（VSC-HVDC）技术是一种以电压源换流器（VSC）、可控关断器件和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。

与传统直流输电相比，具有控制灵活方便、提高系统稳定性，增加系统动态无功储备，改善电能质量、节约建设用地等技术优势，适用于可再生能源并网、孤岛供电、非同步互联、城市电网供电等多方面。

2、柔性直流输电技术原理与特点2.1 柔性直流输电原理轻型直流输电是在电压源换流器(VSC)技术和门极可关断晶闸管（GTO）及绝缘栅双极晶体管(IGBT)等全控型功率器件基础上发展起来的，由高频开关器件IGBT构成的正弦脉宽调制（SPWM）式VSC，换流器的单相电路如图1所示。

1——直流电容器；2——IGBT；3——续流二极管；4——换流电抗器；5——换流电容器图1 换流器单相图其工作原理是：把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。

通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中等腰三角波应用最多。

工频正弦波控制信号经与三角波载波信号比较产生触发信号，见图2。

VSC换流器可单独调节有功功率和无功功率。

有功功率计算公式：无功功率计算公式：式中、分别为VSC输出电压和母线电压基频分量的有效值，为与的相位差，X为换流电抗器的电抗。

2.2 柔性直流输电特点与传统直流输电相比，柔性直流输电主要有以下技术特点：(1)VSC电流能够自关断，可以工作在无源逆变方式，不需要外加的换向电压，从而克服了传统直流输电受端必须是有源网络的根本缺陷，使利用直流输电为远距离的孤立负荷送电成为可能。

(2)正常运行时VSC可以同时且独立控制有功和无功，控制更加灵活方便。

轻型高压直流输电

轻型高压直流输电——一项为了更好环境的新技术Lars Weimers ，ABB Power Systems Ludvika, Sweden1.绪论一种新型的输配电技术——轻型高压直流输电，它使得将小规模、可再生能源发电设备连接到主交流电网变的在经济上可行。

反之亦然，运用相同的技术，像岛屿、采矿区和钻井平台这些偏远地区也能得到主电网的供电。

从而消除他们对效率底下且污染环境的、诸如柴油发电机的需求。

这电压、频率、有功和无功都能够合适地、单独地控制。

轻型高压直流输电技术还依赖于新型的能代替架空线的地下电缆。

同样重要的是，轻型高压直流输电技术具有甚至最复杂的交流系统都不具有也不可能具有的控制能力。

●连接小规模的可再生能源发电到主交流电网●提供偏远地区电网负荷隔离●灵活的传输系统一百年前，变压器和三相系统让交流电高效、经济地通过远距离传送并配发给大量用户成为了可能。

从此以后，输电配电各方面都通过技术手段的改进和演变得到了发展。

这种交流输配电技术使得将发电厂建在最佳位臵上并有效利用成为可能。

这也可以得到巨大的环境收益。

火电厂被建设在可以通过高效率运输系统提供燃料的地方，因此能减少浪费和污染。

水电站被建设在水力资源能得到最大利用的地方，大型发电厂相比许多小型发电厂来说意味着需要更少的架空线路。

然而，如今的交流输配电系统至少原则上是基于一个几百年不变的原理：要发电，用变压器提高电压、输电、降电压和配电。

但除了被公认的优点以外，交流输配电系统适应无数小规模的在建发电厂，或者日益复杂而多变的生产负载需求是很复杂和昂贵的。

环境问题和有关法规也限制了制定新的通行权方式和小规模的化石燃料发电厂，例如柴油发电厂。

这些新的趋势都需要复杂的网络，这网络必须能够配合生产中大负荷的频繁变化和严格的环保法规。

同时，在这样复杂的网络里，电压电流需要精确的控制以便电网稳定和经济。

2.技术如它的名称描述的，轻型高压直流输电技术就是利用直流去输电的技术。

浅谈海上风电场输电方式

浅谈海上风电场输电方式摘要：随着绿色能源的不断发展，我国海上风电发展快速，其中海上风电输电系统具有重要的作用。

海上风电可以保证我国东部的能源电力供应，我国海上风电项目逐步由近海浅水区向深水区拓展，相关输电方式成本性越发凸显，选取合适的输电方式、降低成本是海上风电逐渐向深远海化、规模化发展的关键。

本文主要讲解海上风电场轻型直流输电方式的情况。

关键词：海上风电场；输电方式；研究在我国海上风能中具有丰富的资源，在5米到25米水深，50米高度的位置具有2亿千瓦的海上风电开发潜力；在5米到25米水深，70米高度的位置具有5亿千瓦的海上风电开发潜力[1]。

另外在深远海、近岸潮间带等也有丰富的风能资源。

我国海上风电资源多集中在东部沿海地区，海上风电的开发，有利于推动工业的绿色转型发展，减少化石能源应用，保证能源电力供应。

但是由于运行以及施工环境恶劣，海上风电的建设、电能输送以及运行维护的成本高于陆上风电，制约海上风电的大规模发展。

海上风电场的场地面积要多于陆上风电场，风电机组之间距离更大，且具有分散化、间歇性等特点，增加与电力系统之间稳定连接的难度。

1 传统海上输电系统的概述海上风电场连接陆上电网过程中主要使用高压直流输电方式或者高压交流输电方式[2]。

高压交流输电方式主要适合近距离输送或者小规模输送。

在高压交流输电方式中，实施方案成熟度较高，近海输电的结构简单，成本比较低，具有较高的可靠性，工程的运行经验比较丰富，但高压交流输电方式具有明显长距离输送电缆电容效应、突出的过电压问题、很难控制无功电压等缺点。

高压直流输送方式可以分为基于电压源换流器的高压直流输电以及基于线性整流换流器的高压直流输电。

在线性整流环流器的高压直流输电中对附属设备以及换流器站具有较高的要求，还需要具有较多空间，需要非常大的海上换流器平台，在运行过程中很容易受到交流网络的干扰，如果出现这种干扰，会造成高压直流输电系统的切断，因此这种技术不适合在海上风电输电中应用。

海上风电柔性直流输电及变流器技术徐孝峰

海上风电柔性直流输电及变流器技术徐孝峰发布时间：2021-08-30T05:19:15.020Z 来源：《河南电力》2021年5期作者：徐孝峰江丁勇林圣辉[导读] 近些年来，风电产业在我国技术和政策的支持下，得到了快速发展，而柔性直流输电不仅具备调节速度快，运行可靠等优势，而且还可以提高系统运行的稳定性，因此在海上风电中得到广泛应用。

（华电（福建）风电有限公司福建福州 350000）摘要：基于气候变化和能源短缺的双重压力下，发展可再生能源势在必行。

而风能作为可再生能源取之不尽、用之不竭，这就使得海上风电具备比较好的发展前景。

同时，海上风电柔性直流输电也得到了国内外学者的青睐，但是传统DFIG风电变流器无法满足海上风电发展需求，此时就需要引进先进的变流器技术，以此来更好的推动海上风电发展。

关键词：海上风电；柔性直流输电；变流器近些年来，风电产业在我国技术和政策的支持下，得到了快速发展，而柔性直流输电不仅具备调节速度快，运行可靠等优势，而且还可以提高系统运行的稳定性，因此在海上风电中得到广泛应用。

柔性直流输电属于新型直流输电技术，其一般是指在绝缘栅双极晶体管和电压源换流器的基础上研发而来，系统具备理想的自关断电流能力。

在海上风电领域，为了充分发挥柔性直流输电的优势，还需要合理引进变流器技术，下面将会对其进行全面、系统的研究。

1.海上风电柔性直流输电概述在海上风电发展过程中，柔性直流输电技术得到了广泛应用，其具备可向无源网络供电、无需额外增加无功补偿设备、能实现输电系统无功功率与有功功率独立控制等优点，可以更好的满足长距离输电要求，因此成为海上风电首选技术。

目前，在国外柔性直流输电技术已经得到大面积的推广，并产生了比较理想的环保和经济效益。

如今，大多数海上风电厂电能直流输送选择了基于轻型高压直流输电背景下的发电机集中控制并网方案，如图1所示，通过升压变压器升压后，风力发电机传输的交流电通过交流海底电缆运输至公共交流母线上，而且此时的交流电通过送端直流输电变流器转化为直流电，并且通过轻型HVDC海底电缆传输至岸上受端换流站，最后通过受端直流输电变流器将其转化成交流电后传输至公共电网使用。

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高，损耗更小的优点。风电场接入系统的送端和受端均采用电压源换流器（ｃ，两端具有相同的结构（ｖｓ）见图１。换流器）为两电平六脉动型，每个桥臂由多个功率开关元件ＩＢ串联而成。各个元件的功能和作用如下：ＧＴ１ＶＳ通过功率开关的快速开闭将直流电压）Ｃ变成交变电压，再作基波的幅值和相位控制，形成所期望的交流侧电流和功率；２直流侧电容器的作用是为ＶＳ提供电压支）Ｃ
柔性直流输电
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Ｋｅｗｏｒ：ｉｄａｋｓＰｏｅａｍｉｓｏｎＨＶＤＣｇｈＣｏｔｏｌｔａｅｙｙｄｓＷｎｐｒｗｒｔｎｓｓｉｒＬｉｔｎｒｒｔｇｓ
文献标识码：Ｂ
１言．前
近十年来，风力发电作为一种清洁能源得到迅速发展。在我国，２０年装机容量仅为３０ＭＷ，００５￣２０年装机容量已经超过１００Ｍｗ。２０年以１０８］０００５来，年增长率均超过了１００％。风力发电已成为解决未来能源危机的一个重要发展方向。随着技术的进步，风电成本已经大幅降低，但风力发电大规模应用给交流系统带来的稳定性问题却没有得到很好解决。电力电子技术的迅猛发展，轻型直流输电技术（ＶＤｉｈ）出现，ＨＣＬｇｔ的使解决风力发电场并网对电网稳定性和电能质量的影响，提高并网风力发电场的最大接入容量和输送容量，灵活实现风电潮流的控制变成可能。
Ａｂｔａｔｈｒｃｐｅｃａａｔｒｓｃｎｅａｐｉａｉｎｉｏｎｃｉｇｔｅｗｉｄｐｒｓｔｓｒｃ：Ｔｅｐｉｉｌ，ｈｒｃｅｉｔｓａｄｔｐｌｔｎｃｎｅｔｈｎａｋｏＡＣｙｔｍｉｎｉｈｃｏｎｓｓｅｖａＨＶＤＣＬｇｔａｅｉｈｒｆｒｌｔｄＯｎｔｅｂｓｓｏｎｌｚｎｈｅｈｉｕ，ａｔｎｉｎｔｅｔａｄｌｆＨＶＤＣｇｔｉｅｔｂｉｈｄｒｌｔｎｈｐｏｍｕａｅ．ｈａｉｆａａｙｉｇｔｅｔｃｎｑｅｒｓｅｔｍａｈｍａｉｌｍｏｅａｃｏＬｉｈｓｓａｌｅ，ｅａｉｓｉｓｏｂｔｅｅＶＳｃｎｒｌｕｎｉｎｏｔｏｌｄｑａｔｙｉｅｕｅ．ｈｓａｎｎｉｅｒｄｃｕｌｇｃｎｒｌｒｉｄｓｎｄａｈｅｉｇｅｗｅｎｔＣｏｔｏａｔｙａｄｃｎｒｌｕｎｉｓｄｃｄＴｕｏｌａｅｏｐｉｏｔｌｅｉｅ，ｃｉｖｎｈｑｔｅｔｄｎｎｏｅｓｇｔｅｄｃｕｌｇｃｎｒｌｆｒｔｅｔｎｍｉｓｏｆａｔｅａｄｒａｔｅｐｗｅ．ｉａｌｔｓａｌｈｎｈｉｌｔｎＳｍｕｉｋｍｏｅ，ｈｅｏｐｉｏｔｒｓｓｉｎｏｃｉｎｅｃｉｏｒＦｎｌｗｉｅｔｂｉｉｇｔｅｓｍｕａｉｉｌｄｌｎｏｏｈａｖｖｙｈｓｏｎａｄａａｙｉｇｔｅＤＣｕｔｔｅｃｒｅｔｅｓａｄｒｔｎｌｙｏｅｍｏｅｎｅｃｎｒｌｄｒｅｉｅ．ｈｓｐｏｉｅｅｒｔａｎｎｌｚｎｈｆｌｈｏｒｃｎｓｎａｉａｉｆｈｄｌｄｔｏｔａ，ｏｔｔａｈｏｍｏｅａｅｖｒｆｄＴｉｒｖｄｓａｔｏｅｉｌｉｈｃ
广东省电力设计研究院
武汉大学
窦如婷
ＧｕｎｇｏｇＥｌｃｒｃＰｏｒＤｅｉｎＩｓｉｅＤｏｔｎａｄｎｅｔｉｗｅｓｇｎｔｔｕｔｕＲｕｉｇ
查晓明
ＷｕｎＵｎｖｅｓｔＺｈｉｏｉｇｈａｉｒｉｙａＸａｍｎ
摘
要：阐述了轻型直流输电（ＶｉｔＨＤＣＬｇ）ｈ基本原理和特点，以及在风电场并网运行中的应用。分析了ＨＣＬｇｔＶＤｉ的ｈ
拓扑结构，在此基础上建立了ＨＶｉｈ系统的暂态数学模型，推导了ＶＣＤＣＬｇｔＳ控制量与被控量之间的对应关系，并据此设计
ｂｓｓｆｒｆｒｈｅｔｙｎＶＤＣｇｔａｐｌｅｎｗｉｒｗｅｒｎｓｉｓｏａｉｏｕｔｒｓｕｄｏＨＬｉｈｐｉｄｉｎｄｐａｋｓｐｏｒｔａｍｓｉｎ．
关键词：风电场电力传输中图分类号：Ｔ２．Ｍ７１１
● 研究与专论
轻型直流输电适用于风电场的电力传输新技术
ＨＶＤＣｇｔＡｗｅｈｉｕｅａｐｉａｌｏＰｏｒＴａｓｉｓｏｆＷｉｄＰａｋＬｉｈ，ＮｅＴｃｎｑｐｌｂｅｔｗｅｒｎｍｓｉｎｏｎｒｓｃ
了非线性解耦控制器，实现输送有功、无功功率的解耦控制。最后通过Ｓｍｕｉｋｉｌ仿真模型的建立和对直流短路故障的分ｎ
析，验证了所建立的仿真模型以及控制方式的正确性和合理性，为进一步研究ＨＣＬｇｔＶＤｉｈ在风电场电力传输中的应用奠定
了基础。