柔性输配电技术
柔性直流输电技术的应用探究
柔性直流输电技术的应用探究柔性直流输电技术（Flexible DC Transmission, FDCT）是一种新型的输电技术，它采用直流电压进行能量传输，可以有效地解决传统交流输电技术的诸多问题，具有输电损耗小、占地面积小、环境污染小等优点。
随着科技的不断进步，柔性直流输电技术已经开始在实际工程中得到广泛应用。
本文将就柔性直流输电技术的应用进行探究，分析其在电力系统中的优势和发展前景。
一、柔性直流输电技术的原理与特点1. 原理柔性直流输电技术是一种通过控制直流电压和电流来实现能量输送和分配的技术。
其核心是采用高性能的功率电子设备对直流电压进行控制，以实现灵活的功率调节、电压调节和频率调节。
通过控制系统可以实现功率的快速响应和精确调节，使得柔性直流输电系统能够适应复杂多变的电网工况。
2. 特点（1）输电损耗小：相比于传统的交流输电技术，柔性直流输电技术在能量传输过程中损耗更小，能够有效节约能源。
（2）占地面积小：柔性直流输电技术所需的设备相对较小，可以在有限的空间内实现高效的能量传输。
（3）环境污染小：柔性直流输电技术的设备采用先进的电力电子元件，不会产生有害的电磁辐射和废气排放，对环境友好。
二、柔性直流输电技术在电力系统中的应用1. 长距离电力输送柔性直流输电技术在长距离的电力输送中具有明显的优势。
传统的交流输电技术在长距离输电过程中会出现较大的输电损耗，而柔性直流输电技术可以通过控制系统实现功率的精确调节，大大减小了输电损耗，提高了输电效率。
2. 大容量电力输送由于柔性直流输电技术具有较高的电压和电流调节能力，能够实现大容量的电力输送。
在大规模工业园区、城市用电中心等场景下，柔性直流输电技术可以有效地满足电力需求，支持电网的高容量输电。
3. 电力系统稳定性改善柔性直流输电技术在电力系统中的应用可以提高系统的稳定性。
通过柔性直流输电技术可以实现快速的电压调节和频率调节，对电网负载波动具有较强的适应能力，有助于降低电网的故障率和提高电网的可靠性。
柔性直流配电技术的优势及发展现状
柔性直流配电技术的优势及发展现状近年来随着国家建设的发展进步，持续大力推行节能环保政策，出现了大量以分布式电源和储能为代表的直流电源以及以电动汽车等并网负荷为代表的直流负载，使交流配电网的电源形式、负荷形式都发生了变化。
本文对柔性直流配电技术的优势进行了分析，梳理了柔性直流配电的关键技术，并对柔性直流配电的发展现状进行了粗浅总结。
标签：配电网;柔性直流配电;配电技术;发展现状1柔性直流配电技术优势分析直流配电技术相较于交流配电来说输电线占地面积小、耗材少，灵活性好，运行损耗也更小，其两侧交流系统无需同步运行，具有技术经济优势。
1.1柔性直流配电技术更加先进（1）分布式电源灵活接入直流配电系统，利用直流电不存在交流电的相位和频率跟踪优势，能有效的提高分布式电源接入的灵活性和可靠性。
（2）直流电不再存在交流电电能质量评价中的频率偏差和三相不平衡指标，谐波与间谐波变成文波与高频分量，电力高质量供应，电能质量问题更少。
（3）柔性直流配电技术能减少变流环节，降低供电输送时间，还具备潮流动态可控和限制短路电流的能力，使系统拥有高可控性。
（4）柔性直流网架结构对于交流配电系统有更加的多样性，区别交流配电的闭环设计、开环运行，有多端辐射以及环网等结构，为供电拓扑提供更多灵活设计方案。
1.2柔性直流配电技术更加经济在快速发展的社会中，不仅电动汽车和电子设备等直流负荷增多，还有变频空调等需要直流驱动的交流负载。
直流配电系统能直接向直流负荷和需要直流驱动的负荷供电，节省变流环节，降低成本和损耗。
交流电压峰值大于直流额定电压且有效峰值相同时，直流配电的绝缘强度要求更低。
2柔性直流配电的关键技术梳理在柔性直流配电技术规划中首先要严格按照国家颁布的相关标准制定电压等级，能为直流配电技术研究提供基础保障。
2.1拓扑结构的设计拓扑结构与系统运行管理方式和控制保护策略装置有直接关系，也会影响到系统运行的经济性和可靠性，在目前阶段直流配电技术拓扑结构设计主要3个方案。
柔性直流输电
柔性直流输电一、概述（一）柔性直流输电的定义高压直流（HVDC）输电技术始于1920年代，到目前为止，经历了3次技术上的革新，其主要推动力是组成换流器的基本元件发生了革命性的重大突破。
第一代直流输电技术采用的换流元件是汞弧阀，所用的换流器拓扑是6脉动Graetz桥，其主要应用年代是1970年代以前。
第二代直流输电技术采用的换流元件是晶闸管，所用的换流器拓扑仍然是6脉动Graetz桥，因而其换流理论与第一代直流输电技术相同，其应用年代是1970年代初直到今后一段时间。
通常我们将基于Graetz桥式换流器的第一代和第二代直流输电技术称为传统直流输电技术，其运行原理是电网换相换流理论。
因此我们也将传统直流输电所采用的Graetz桥式换流器称为“电网换相换流器”，英文是“Line Commutated Converter”，缩写是“LCC”。
这里必须明确一个概念，有人将电流源换流器（CSC）与电网换相换流器（LCC）混淆起来，这是不对的。
LCC属于CSC，但CSC的范围要比LCC宽广得多，基于IGBT构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。
1990年，基于电压源换流器的直流输电概念首先由加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi等提出。
在此基础上，ABB公司于1997年3月在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之间进行了首次工业性试验（3 MW，±10kV），标志着第三代直流输电技术的诞生。
这种以可关断器件和脉冲宽度调制（PWM）技术为基础的第三代直流输电技术，国际权威学术组织国际大电网会议（CIGRE）和美国电气和电子工程师协会（IEEE），将其正式命名为“VSC-HVDC”，即“电压源换流器型直流输电”。
2006年5月，由中国电力科学研究院组织国内权威专家在北京召开“轻型直流输电系统关键技术研究框架研讨会”，会上，与会专家一致建议国内将基于电压源换流器技术的直流输电（第三代直流输电技术）统一命名为“柔性直流输电”。
柔性交流输电系统的综述与研究进展
柔性交流输电系统的综述与研究进展柔性交流输电系统是一种基于先进电力电子技术的输电系统，可以大幅提高电力系统运行的灵活性和可靠性。
本文将对柔性交流输电系统的主要特点、应用领域以及研究进展进行综述。
柔性交流输电系统具有以下主要特点：首先，柔性交流输电系统采用了高压直流传输技术，可以有效地提高输电效率。
与传统的交流输电系统相比，柔性交流输电系统可以减少输电线路的损耗和电力系统的电压降低，降低电力系统的能耗，提高电力系统的经济性。
其次，柔性交流输电系统具有快速控制和稳定性。
传统的交流输电系统存在电压和频率波动的问题，而柔性交流输电系统可以通过电力电子装置实时调整电压和频率，使电力系统的运行更加稳定。
另外，柔性交流输电系统还具有良好的适应性和可靠性。
由于采用了先进的电力电子设备和控制技术，柔性交流输电系统可以应对各种复杂的电力系统条件，同时具有较高的可靠性和抗干扰能力。
柔性交流输电系统在以下几个领域具有广泛的应用：首先，柔性交流输电系统在远距离大容量输电方面具有显著优势。
传统的交流输电系统在远距离输电时会面临较大的电力损耗，而柔性交流输电系统可以通过高压直流传输技术，大大降低输电线路上的能量损失。
其次，柔性交流输电系统在电能互联网中的应用也越来越广泛。
电能互联网是一种基于信息技术的先进能源系统，柔性交流输电系统作为电力传输的核心技术之一，可以实现电力系统的智能化和集成化。
另外，柔性交流输电系统在可再生能源输电方面也具有重要意义。
随着可再生能源的快速发展，如风能和太阳能等，柔性交流输电系统可以将这些分散的电源源头与电网有效地连接起来，实现可再生能源的大规模利用。
柔性交流输电系统的研究也取得了一系列的进展：首先，柔性交流输电系统的电力电子设备不断提升。
随着功率半导体技术的不断进步，柔性交流输电系统所需的电力电子设备也得到了很大发展，如高压直流变流器、柔性直流输电线路等。
其次，柔性交流输电系统的控制策略逐渐完善。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述随着能源结构的优化和电网技术的发展，柔性直流输电（VSC-HVDC）技术以其独特的优势，在电力系统中的应用越来越广泛。
本文旨在全面概述柔性直流输电工程的技术研究、应用现状以及未来的发展趋势。
我们将从柔性直流输电的基本原理出发，深入探讨其关键技术和设备，包括换流器、控制系统、保护策略等。
我们还将分析柔性直流输电在新能源接入、电网互联、城市电网建设等领域的应用案例，评估其在实际运行中的性能表现。
我们将展望柔性直流输电技术的发展前景，探讨其在构建清洁、高效、智能的电力系统中发挥的重要作用。
通过本文的阐述，我们希望能够为从事柔性直流输电技术研究和应用的同行提供有益的参考和启示。
二、柔性直流输电技术原理柔性直流输电技术，又称为电压源换流器直流输电（VSC-HVDC），是近年来直流输电领域的一项重大技术革新。
与传统的基于电网换相换流器（LCC）的直流输电技术不同，柔性直流输电技术采用基于可关断器件的电压源换流器（VSC），这使得它在新能源接入、城市电网增容和孤岛供电等方面具有独特的优势。
柔性直流输电技术的核心在于电压源换流器（VSC）。
VSC采用可关断的电力电子器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT），通过脉宽调制（PWM）技术实现对交流侧电压和电流的有效控制。
VSC既可以作为有功功率的源，也可以作为无功功率的源，因此它具有更好的控制灵活性和响应速度。
在柔性直流输电系统中，VSC通常与直流电容器和滤波器并联，以维持直流电压的稳定和滤除谐波。
VSC通过改变其输出电压的幅值和相位，可以独立地控制有功功率和无功功率的传输，从而实现对交流电网的灵活支撑。
柔性直流输电技术还采用了先进的控制系统，包括换流器控制、直流电压控制、功率控制等，以确保系统的稳定运行和电能质量。
这些控制系统可以根据系统的运行状态和实际需求，对VSC的输出进行实时调整，从而实现对交流电网的精准控制。
柔性直流输电技术以其独特的电压源换流器和先进的控制系统，实现了对交流电网的灵活支撑和精准控制。
柔性直流输电技术简述
柔性直流输电技术介绍摘要：柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。
与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。
比较了几种新型的高压大容量电压源变流器的特点；分析了大规模多节点模块化多电平系统实时动态仿真技术的现状和难点；指出了柔性直流输电技术在多端直流输电领域应用的特点和难点。
介绍了欧洲、美国以及我国在柔性直流输电技术领域的应用规划。
分析表明发达国家对于柔性直流输电在可再生能源利用和智能电网发展中所起作用的极为重视，多条柔性直流输电线路在建或规划建设。
关键词：柔性直流，模块化多电平，变流器，风电场并网1 引言柔性直流输电技术（Voltage Sourced Converter, VSC）是一种以电压源变流器、可关断器件（如门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（IGBT））和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。
国外学术界将此项输电技术称为 VSC-HVDC，国内学术界将此项输电技术称为柔性直流输电，制造厂商 ABB 公司与西门子公司分别将该项输电技术命名为 HVDC Light 和 HVDC Plus。
与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。
随着大功率全控型电力电子器件的迅速发展，柔性直流输电技术在高压直流输电领域受到越来越广泛的关注及应用。
传统的低电平 VSC 具有开关频率高、输出电压谐波大、电压等级低、需要无源滤波器等缺点，而且存在串联器件的动态均压问题；多电平变流器提供了一种新的 VSC 实现方案。
它通过电平叠加输出高电压，逼近理想正弦波，输出电压谐波含量少，无需滤波设备。
柔性交流输电技术
浅谈柔性交流输电（ＦＡＣＴＳ）技术衣斌黑龙江建三江农垦电业局极限是一项有价值而且紧迫的工作。
ＦＡＣＴＳ技术为增强输电系统提供了新的手段。
安装在长距离输电线中间或受端的静止无功补偿装置（ＳＴＡＴＣＯＭ）能够提供电压支撑从而能极大地提高长距离输电系统的稳定性。
三、ＦＡＣＴＳ技术的分类及其技术原器（ＳＴＡＴＣＯＮ），晶闸管投切串联电容器（ＴＣＳＣ），统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）就是基于ＦＡＣＴＳ技术的产品。
理ＦＡＣＴＳ技术按其接入系统方式可分为并联型，串联型和综合型。
并联型ＦＡＣＴＳ主要用于电压控制和无功潮流控制；串联型ＦＡＣＴＳ主要用于输电线路的有功潮流控制、系统的暂态稳定和抑制系统功率振荡；综合型ＦＡＣＴＳ设备主要包括潮流控制器（ＵＰＦＣ）和可控移相器（ＴＣＰＲ），ＵＰＦＣ适用于电压控制、有功和无功潮流控制、暂态稳定和抑制系统功率振荡，ＴＣＰＲ适用于系统的有功潮流控制和抑制系统功率振荡。
各种类型设备的技术原理介绍如下：１、并联型ＦＡＣＴＳ装置典型的并联型ＦＡＣＴＳ装置是ＳＴＡＴＣＯＭ。
ＳＴＡＴＣＯＭ主回路主要是由大功率电力电子器件组成的电压型逆变器和并联直流电容器构成，是与传统ＳＶＣ原理完全不同的无功补偿系统。
这种装置脱离了以往无功功率概念的约束，不采用常规电容器和电抗器来实现无功补偿，而是利用逆变器产生无功功率。
因此，设备无功功率的大小都由它输出的电流来调整，而其输出的电流与系统电压基本无关，这些功能、原理上类似于同步调相机，但它是完全的静态装置，因此ＳＴＡＴＣＯＭ又称为静止调相器，它的动态性能远优于同步调相机，启动无冲击，调节连续范围大，响应速度快，损耗小。
２、串联型ＦＡＣＴＳ装置典型的串联型ＦＡＣＴＳ装置是可控串补（ＴＣＳＣ）。
ＴＣＳＣ通常指采取晶闸管控制的分路电抗器与串联电容器组并联组成的串联无功补偿系统，通过改变晶闸管的触发角来改变分路电抗器的电流，使二、我国电力的发展需要柔性交流输电技术上世纪八十年代中期，美国电力科学研究院Ｎ．Ｇ．Ｈｉｎｇｏｒａｎｉ博士首次提出ＦＡＣＴＳ概念：应用大功率、高性能的电力电子元件制成可控的有功或无功电源以及电网的一次设备等，以实现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流等的灵活控制，将原基本不可控的电网变得可以全面控制。
柔性输电技术简介
柔性输电之直流输电内容简介轻型直流输电技术是20世纪90年代开始发展的一种新型直流输电技术，核心是采用以全控型器件（如GTO和IGBT等）组成的电压源换流器（VSC）进行换流。
这种换流器功能强、体积小，可减少换流站的设备、简化换流站的结构，故称之为轻型直流输电，其系统原理如图2-1所示。
图2.1 柔性直流输电系统原理示意图其中两个电压源换流器VSC1和VSC2分别用作整流器和逆变器，主要部件包括全控换流桥、直流侧电容器；全控换流桥的每个桥臂均由多个绝缘栅双极晶体管IGBT或门极可关断晶体管GTO等可关断器件组成，可以满足一定技术条件下的容量需求；直流侧电容为换流器提供电压支撑，直流电压的稳定是整个换流器可靠工作的保证；交流侧换流变压器和换流电抗器起到VSC与交流系统间能量交换纽带和滤波作用；交流侧滤波器的作用是滤除交流侧谐波。
由于柔性直流输电一般采用地下或海底电缆，对周围环境产生的影响很小。
1引言随着科学技术的发展，到目前为止，电力传输经历了直流、交流和交直流混合输电三个阶段。
早期的输电工程是从直流输电系统开始的，但是由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到较大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。
19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器，交流输电就普遍地代替了直流输电，并得到迅速发展，逐渐形成现代交流电网的雏形。
大功率换流器的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，因此直流输电重新受到人们的重视。
直流输电相比交流输电在某些方面具有一定优势，自从20世纪50年代联接哥特兰岛与瑞典大陆之间的世界第一条高压直流输电（HVDC）线路建成以来，HVDC在很多工程实践中得到了广泛的应用，如远距离大功率输电、海底电缆输电、两个交流系统之间的非同步联络等等。
目前，国内已有多个大区之间通过直流输电系统实现非同步联网：未来几年，南方电网将建成世界上最大的多馈入直流系统；东北电网也有多条直流输电线路正在建设或纳入规划。
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SVG
SVG全称Static Synchronous Compensator， 即静止同步补偿器（静止同步发生器）。具 有控制特性好，响应速度快，体积小，损耗 低等一系列优点，并已开始在工业现场获得 推广应用。 SVG的基本原理是将自换相桥式电路通过电 抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交 流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制 其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足 要求的无功电流，实现动态无功补偿。
TCSC基本结构
图4 TCSC基本结构
TCSC 通常指采取晶闸管控制的分路电抗器与串 联电容器组并联组成的串联无功补偿系统。通过 改变晶闸管的触发角来改变分路电抗器的电流， 使串联补偿器的等效阻抗大小能连续平滑快速变 化，因而 TCSC 可以等效成一个容量连续可变的 电容器，其接入的输电线路的等效阻抗也可以连 续变化。当线路两端电压和相角在给定的情况下， 线路的输送功率将可实现快速连续控制，以适应 系统负载变化和动态干扰，达到控制线路潮流， 提高系统功率传输极限和系统暂态稳定极限目的， 也可以用于阻尼系统功率振荡和抑制次同步振荡。
TCSC四种工作模式： （1）晶闸管截止，此时，TCSC等同于固定串 联补偿。 （ 2 ）晶闸管旁路，此时两晶闸管全导通线路 电流大部分通过L，整个TCSC呈现小电抗特性。 (3)容性微调模式，此时两晶闸管导通角较小， 整个 TCSC 阻抗呈现大于 C 本身容抗的容性电 抗特性， TCSC 通常都是运行在容性微调模式。 （ 4 ）感性微调模式，此时两晶闸管导通角较 大，TCSC阻抗呈现感性电抗特性。
TCSC
TCSC 全称 Thyristor Controlled Series Compensation，即可控串联补偿装置，利 用TCSC 可以灵活控制系统潮流、阻尼系 统的低频振荡和次同步谐振。 由于 TCSC 结构简单，工程上较易于实现， 性价比较高，因此是目前实际应用最多且 前景看好的一种柔性输电装置。
几种提高输电能力的典型柔性输电技术 简介
主讲人：李果
目录
静止无功补偿装置（SVC）
Байду номын сангаас
静止同步发生器（SVG）
可控串联补偿装置（TCSC）
SVC
SVC全称Static Var Compensator ，即静 止无功补偿装置，如图1所示。
图1 SVC装置
SVC 是一种可以控制的无功功率补偿装 置。通常由并联电容器组（滤波器）和一个 可调节电感量的电感元件组成。 SVC 与一般电容器补偿装置的区别是能 够跟踪电网或负荷的波动无功进行动态补偿， 维持电压稳定，提高系统的稳定性、降低损 耗。
SVG工作原理如图
图3 SVG工作原理图
与传统SVC原理完全不同，这种装置脱离了以 往无功功率概念的约束，不采用常规电容器和 电抗器来实现无功补偿，而是利用逆变器产生 无功电流，可快速灵活的发出容性或感性无功， 其动态响应时间只有数 ms ，而 SVC 的动态相 应时间则需几十ms。 这种设备无功功率的大小都由它输出的电流来 调整，而其输出的电流能力不取决与系统电压， 因此，在系统电压波动较大时，其依然能发挥 补偿作用。由于采用了大功率的电力电子器件， 不需要传统的补偿电容器或补偿电抗器，因而 装置体积，集成化程度高，易于安装，但缺点 是成本高。
SVC设备系统主接线图
图2 SVC设备系统主接线图
SVC功能： 安装于负荷侧：提高功率因数，抑制电压 波动和闪变，消除无功冲击，补偿三相不 平衡，滤除高次谐波。 安装于系统侧：提高稳态输送容量，预防 电压不稳定，提高暂态稳定性，增强系统 阻尼，环节次同步振荡改善直流输电系统 的性能。
由于这种设备仍然采用的电容、电感 作为补偿元件，补偿效果受电网电压和频 率波动影响。在电网电压的波动超出一定 范围时，整个装置就表现出恒阻抗特性， 不能充分发挥其作用。