白古月 高海生

（華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

基于VSC-HVDC的清潔能源并網(wǎng)

白古月 高海生

（華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

改變能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)清潔能源發(fā)展是世界各國的一致選擇，但是使用清潔能源會(huì)將電網(wǎng)中的供電源變得多而分散，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平變動(dòng)、線路傳輸功率超出極限、系統(tǒng)短路容量增加和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性改變等一系列問題。一種以電壓源換流器、自關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的新型輸電技術(shù)（VSC—HVDC）出現(xiàn)發(fā)展，為清潔能源的并網(wǎng)提供了有力的技術(shù)支撐。提出基于VSC—HVDC的清潔能源并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及控制目標(biāo)是清潔能源并網(wǎng)的首要目標(biāo)。

VSC—HVDC；清潔能源；風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電；PWM

（一）引言

VSC—HVDC是一種以電壓源換流器、自關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的新型輸電技術(shù)，它既可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立控制，又能向無源系統(tǒng)供電；在潮流反轉(zhuǎn)時(shí)，直流電流方向反轉(zhuǎn)而直流電壓極性不變，利于構(gòu)成既能方便地控制潮流又具有較高可靠性的并聯(lián)多端直流系統(tǒng)。這些特點(diǎn)使得VSC—HVDC技術(shù)在清潔能源并網(wǎng)方面具有優(yōu)越性。

（二）清潔能源概述

1.清潔能源定義

清潔能源（clearer energy）指在生產(chǎn)和使用過程、不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的能源。可再生的、消耗后可得到恢復(fù)，或非再生的(如風(fēng)能、水能、天然氣等)及經(jīng)潔凈技術(shù)處理過的能源。

2.清潔能源以及其并網(wǎng)發(fā)展的分類概述

（1）風(fēng)能發(fā)電

風(fēng)能(wind energy)是由地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動(dòng)。風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用的風(fēng)能年累積小時(shí)數(shù)。風(fēng)能密度是單位迎風(fēng)面積可獲得的風(fēng)的功率，與風(fēng)速的三次方和空氣密度成正比關(guān)系。據(jù)估算，全世界的風(fēng)能總量約1300億千瓦，中國的風(fēng)能總量約16億千瓦。

風(fēng)能作為一種無污染和可再生的清潔能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α＝暌蚪o大發(fā)電公司規(guī)定了配額，風(fēng)電獲得迅猛發(fā)展，但長(zhǎng)期以來，其發(fā)電并網(wǎng)難一直是掣肘清潔能源行業(yè)發(fā)展的攔路虎。近五年來，我國風(fēng)電裝機(jī)容量連續(xù)以每年超過100%的速度增長(zhǎng)，發(fā)電側(cè)風(fēng)電裝機(jī)容量指標(biāo)早已提前完成，但是截至2009年，風(fēng)電裝機(jī)容量占電力總裝機(jī)容量的1.85%，而上網(wǎng)風(fēng)電卻僅占總電量的 0.75%，這意味有 1.1%的風(fēng)電運(yùn)營后無法上網(wǎng)。

由于風(fēng)能的不可控性，功率調(diào)節(jié)是風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已成為兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主流機(jī)型。由于風(fēng)電機(jī)組特殊的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特性，在風(fēng)電穿透功率較大的電網(wǎng)時(shí),會(huì)對(duì)原有電網(wǎng)帶來一定的沖擊，包括電壓的波動(dòng)和閃變、接入點(diǎn)短路電流的改變，對(duì)頻率的影響等；同時(shí)，也將改變?cè)须娋W(wǎng)的潮流分布、線路傳輸功率甚至整個(gè)系統(tǒng)的慣量，增大了電網(wǎng)控制的難度。

雖然2009年以來，對(duì)風(fēng)電裝備產(chǎn)能過剩、風(fēng)電并網(wǎng)困難的批評(píng)不斷，但是風(fēng)電的發(fā)展并沒有因?yàn)闋?zhēng)議而延緩，到2009年底，中國風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到了約2500萬千瓦，躍居全球第2，已連續(xù)4年翻番增長(zhǎng)。由于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的隨機(jī)性和間歇性，以及風(fēng)電機(jī)組難以提供電壓控制功能，風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)技術(shù)一直是國內(nèi)外風(fēng)電界的一個(gè)重要研究課題。

（2）太陽能光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

光伏發(fā)電具有不受地域限制、不消耗燃料、規(guī)模靈活、無污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用等優(yōu)點(diǎn)，而發(fā)展的主要制約因素是成本過高，是常規(guī)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的10倍多。但隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展以及成本下降和能源供給形勢(shì)、價(jià)格形成機(jī)制的改變，太陽能光伏發(fā)電最終將會(huì)成為具有明顯優(yōu)勢(shì)的發(fā)電技術(shù)。

光伏發(fā)電主要以獨(dú)立或并入大電網(wǎng)兩種方式運(yùn)行。其中，并網(wǎng)運(yùn)行通過并網(wǎng)逆變器接入光伏陣列模塊和電網(wǎng)關(guān)鍵部件，控制光伏陣列模塊運(yùn)行于最大功率點(diǎn)，并向電網(wǎng)輸入正弦電流。并網(wǎng)后，光伏電池能夠始終運(yùn)行在最大功率點(diǎn)處。然而，由于太陽能的隨機(jī)性和間歇性，光伏發(fā)電并網(wǎng)有可能會(huì)引起系統(tǒng)電壓和頻率的偏差、電壓波動(dòng)和閃變以及孤島效應(yīng)檢測(cè)盲區(qū)大等問題，從而影響到電網(wǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定，亟需電網(wǎng)發(fā)展過程中找出適當(dāng)?shù)目刂剖侄渭右詫?shí)時(shí)控制和調(diào)度。

圖1 光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)例

（3）核能發(fā)電

核能發(fā)電是利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電，它與火力發(fā)電結(jié)構(gòu)相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動(dòng)力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個(gè)大氣壓左右的飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。

世界上有比較豐富的核資源，核燃料有鈾、釷、氘、鋰硼等，世界上鈾的儲(chǔ)量約為417萬噸。地球上可供開發(fā)的核燃料資源，可提供的能量是礦石燃料的十多萬倍。核能具有許多的優(yōu)點(diǎn)，如體積小而能量大，核能比化學(xué)能大幾百萬倍；并且和目前的傳統(tǒng)發(fā)電成本比較，便宜許多；而且，由于核燃料的運(yùn)輸量小，所以核電站就可建在最需要的工業(yè)區(qū)附近；核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染，屬于清潔能源。然而，核電的調(diào)峰能力差，通常需要水電和火電的協(xié)調(diào)運(yùn)行以控制出力。

目前，我國已建成并投入運(yùn)行的核電機(jī)組共11臺(tái)，總裝機(jī)容量為 910萬千瓦。核能應(yīng)用可以作為緩和世界能源危機(jī)的一種有效的經(jīng)濟(jì)措施。

（4）水力發(fā)電

水能是可再生的清潔能源,在我國儲(chǔ)量豐富。水力發(fā)電系統(tǒng)利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)之動(dòng)能，再藉水輪機(jī)為原動(dòng)力，推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。水電機(jī)組具有響應(yīng)靈活、啟動(dòng)速度快、可調(diào)節(jié)范圍廣、跟蹤負(fù)荷變化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但由于大型水電站會(huì)影響周邊生態(tài)環(huán)境平衡，近年來小水電成為了水電技術(shù)的主要發(fā)展方向。

我國現(xiàn)存的小水電站多為徑流式水電站，此種水電站按照河道多年的平均流量及可能獲得的水頭進(jìn)行裝機(jī)容量選擇。全年不能滿負(fù)荷運(yùn)行，一般僅達(dá)到 180天左右的正常運(yùn)行；枯水期發(fā)電量急劇下降，小于50%，有時(shí)甚至發(fā)不出電，受河道天然流量的制約，而豐水期又有大量的棄水。因此，小水電發(fā)電負(fù)荷的不確定性較強(qiáng)，表現(xiàn)出的規(guī)律性往往并不理想，并且調(diào)節(jié)能力較差，亟需研究預(yù)測(cè)模型的方法以提高發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

（5）其他清潔能源發(fā)電

其他清潔能源發(fā)電技術(shù)包括燃料電池發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、海洋能發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電等。

3.我國清潔能源發(fā)展現(xiàn)狀

我國太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核電發(fā)展迅猛。截止到2009年12月31日，我國（不含臺(tái)灣?。╋L(fēng)機(jī)總裝機(jī)容量達(dá)到25805.3MW，兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組成為我國風(fēng)電裝機(jī)的主流產(chǎn)品，占2009年新裝風(fēng)機(jī)組容量的86.8%。在太陽能利用方面，西北部地區(qū)建設(shè)了大規(guī)模的太陽能光伏發(fā)電基地。2009年 4月，13家太陽能光伏企業(yè)共同簽署了《洛陽宣言》，明確了在2012年實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)1元/(kW·h)的目標(biāo)。另外，我國核電開發(fā)和水電開發(fā)也將繼續(xù)加快。在核電發(fā)展方面，目前我國建成和在建的核電站總裝機(jī)容量達(dá)到910萬kW，已核準(zhǔn)10個(gè)核電項(xiàng)目，核電機(jī)組達(dá)28臺(tái)，其中已開工建設(shè)的有20臺(tái)機(jī)組。到2010年為止，我國水電總裝機(jī)容量達(dá)到2億千瓦，位居世界第一。

（三）VSC-HVDC技術(shù)概述

加拿大McGill大學(xué)的Boon-Teck Ooi等人于1990年首次提出 VSC—HVDC（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current Transmission System，VSC—HVDC）技術(shù)以來，由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)吸引了眾多學(xué)者和工程人員的關(guān)注。VSC—HVDC是以電壓源換流器、自關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的新型輸電技術(shù)，它既可以實(shí)現(xiàn)有功和無功功率的獨(dú)立控制，又能向無源系統(tǒng)供電；在潮流反轉(zhuǎn)時(shí)，直流電流方向反轉(zhuǎn)而直流電壓極性不變，利于構(gòu)成既能方便地控制潮流又有較高可靠性的并聯(lián)多端直流系統(tǒng)。

VSC—HVDC系統(tǒng)由立即導(dǎo)通和立即關(guān)斷的控制閥構(gòu)成，即絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)技術(shù)，通過對(duì)控制閥的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流側(cè)電壓幅值和相角的控制，從而獨(dú)立控制有功功率和無功功率，而且換流站不需要無功補(bǔ)償，也不存在換相失敗等問題，這些特點(diǎn)使得 VSC—HVDC技術(shù)在連接清潔能源發(fā)電并網(wǎng)方面具有很大的優(yōu)越性。

1.VSC—HVDC的結(jié)構(gòu)和基本原理

與基于電網(wǎng)換相技術(shù)的電流源換流器型直流輸電（LCC—HVDC）不同，電壓源換流器型直流輸電(VSC—HVDC)是一種以可控關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型直流輸電技術(shù)。VSC—HVDC能夠瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立解耦控制、能向無源網(wǎng)絡(luò)供電、換流站間無需通訊、且易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)。另外，該輸電技術(shù)能同時(shí)向系統(tǒng)提供有功功率和無功功率的緊急支援，在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力等方面具有優(yōu)勢(shì)。

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3 典型電壓源換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖2 VSC—HVDC結(jié)構(gòu)原理圖

VSC-HVDC結(jié)構(gòu)原理見圖2，兩端換流站均為VSC結(jié)構(gòu)，它由全控型器件構(gòu)成的換流器、換流變壓器、換流電抗器、直流電容器和交流濾波器等組成。圖 3為典型電壓源換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

電壓源換流器(VSC)是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵性器件，其橋臂由大功率可控關(guān)斷型器件IGBT、IGCT和反并聯(lián)的二極管組成。換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為二電平和三電平 2種，開關(guān)模式為正弦脈寬調(diào)制（PWM）和優(yōu)化脈寬調(diào)制等。變壓器T可采用常規(guī)的單相或三相變壓器，為了使換流器能夠達(dá)到最大的有功功率和無功功率，變壓器的二次側(cè)繞組帶有分接頭開關(guān)，通過調(diào)節(jié)分接頭來調(diào)節(jié)二次側(cè)的基準(zhǔn)，進(jìn)而獲得最大的有功和無功輸送能力。在 VSC中，對(duì)應(yīng)的每一相分別安裝一個(gè)換流電抗器L，換流電抗器是VSC與交流系統(tǒng)之間傳輸功率的紐帶，決定有功功率與無功功率的控制性能；換流電抗器能抑制換流器輸出電流和電壓中的開關(guān)頻率諧波量，以獲得期望的基波電流和基波電壓；另外，換流電抗器還能抑制短路電流。直流側(cè)電容器C是VSC的直流側(cè)的儲(chǔ)能元件，它可以緩沖橋臂開斷的沖擊電流、減小直流側(cè)的電壓諧波，并為受端站提供電壓支撐同時(shí)，直流側(cè)電容器的大小決定其抑制直流電壓波動(dòng)的能力，也影響控制器的響應(yīng)性能。系統(tǒng)中，適量的交流濾波器(接地或不接地)安裝在換流母線處，使系統(tǒng)的諧波畸變率達(dá)到相關(guān)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。

（2）工作原理

VSC—HVDC采用可控關(guān)斷器件IGBT（或IGCT）和PWM技術(shù)，由調(diào)制波與三角載波比較產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖使上下橋臂高頻開通和關(guān)斷，橋臂中點(diǎn)電壓 Uc在 2個(gè)固定直流電壓±Ud之間快速切換，Uc再經(jīng)過電抗器濾波后成為網(wǎng)側(cè)的交流電壓Us。進(jìn)一步分析可知，假設(shè)換流電抗器無損耗且忽略諧波分量時(shí)，換流器和交流電網(wǎng)之間傳輸?shù)挠泄β蔖及無功功率Q分別為：

式中：Uc為換流器輸出電壓的基波分量；Us為交流母線電壓基波分量；δ為Uc和Us之間的相角差；X1為換流電抗器的電抗。有功功率的傳輸主要取決于δ，無功功率的傳輸主要取決于Uc。因此通過對(duì)δ的控制就可以控制直流電流的方向及輸送有功功率的大小，通過控制Uc就可以控制VSC發(fā)出或者吸收的無功功率。從系統(tǒng)角度來看，VSC可視為一無轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，幾乎可以瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)4象限運(yùn)行。

2.VSC—HVDC的工程應(yīng)用研究

受電力行業(yè)特殊性的限制，VSC—HVDC的研究相對(duì)滯后，最早的實(shí)驗(yàn)性工程是瑞典的Hellsjon工程，于1997年3月10日投運(yùn)，目前在運(yùn)行以及即將投運(yùn)的VSC—HVDC工程均為ABB公司設(shè)計(jì)。

（1）Gotland工程

Gotland工程位于瑞典的哥特蘭島，1999年12月投運(yùn)，是世界上第一個(gè)商業(yè)運(yùn)行的VSC—HVDC工程。

Gotland工程的額定電壓為±80kV；受端額定容量為50MW；換流器使用2.5kV/700A的IGBT，容量為65MVA；使用40次高通（8MVA）交流濾波器一組；在無功補(bǔ)償方面，采用對(duì)VSC的控制，補(bǔ)償異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)和負(fù)載消耗的無功功率。

（2）Directlink工程

該工程位于澳大利亞，用于將昆士蘭和新南威爾士州兩個(gè)非同步交流電網(wǎng)連接在一起。工程的額定電壓為±80kV；換流器使用2.5kV/500A的IGBT，容量為65MVA；使用39次和78次交流濾波器各一組；且該工程為3套同規(guī)格（±80kV、60MW）的設(shè)備并列運(yùn)行。Directlink工程全部利用以往的交流線路作為其支流輸電線路，節(jié)約了輸電走廊，并減小了對(duì)環(huán)境的影響。系統(tǒng)總的輸電容量達(dá)到了180MW。

（3）Tjaereborg工程

Tjaereborg工程位于丹麥西部，將海上風(fēng)力發(fā)電接入到交流系統(tǒng)。該工程驗(yàn)證了距離陸地50km容量為100MW的大容量海上風(fēng)機(jī)接入電網(wǎng)的輸電技術(shù)。

圖4 Tjaereborg工程主回路結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)為交直流混合結(jié)構(gòu)，如圖3所示，共有3種運(yùn)行方式，分別為：交流輸電，直流輸電和交直流混合輸電。為了使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率最高，發(fā)電系統(tǒng)需要運(yùn)行在32~52Hz之間，會(huì)嚴(yán)重影響交流系統(tǒng)。采用VSC-HVDC系統(tǒng)送電達(dá)到了與交流系統(tǒng)隔離并且維持交流系統(tǒng)電能質(zhì)量的要求。

（4）Eagle Pass工程

為了解決電壓穩(wěn)定問題，保證美國和墨西哥之間的電力供應(yīng)連續(xù)，在美國西部和墨西哥交界的美國一側(cè)建立了采用背靠背方式的Eagle Pass工程。該工程在138KV的輸電線路上裝設(shè)了額定功率為36MW、BTB方式的VSC-HVDC系統(tǒng)。除了用作BTB的運(yùn)行方式，還可以作為2臺(tái)36MW的STATCOM投入到美國側(cè)或者墨西哥側(cè)運(yùn)行。該工程還可以用于黑啟動(dòng)及向無源系統(tǒng)輸送功率，也可實(shí)現(xiàn)在單獨(dú)給負(fù)荷供電的同時(shí)與主網(wǎng)的并網(wǎng)。

一些用于風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)和直流背靠背的商業(yè)化運(yùn)行工程從投運(yùn)到現(xiàn)在運(yùn)行良好，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益。可看出VSC-HVDC系統(tǒng)可為清潔能源供電、并網(wǎng)提供提供動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，且可通過頻率控制實(shí)現(xiàn)最大能源效率捕獲。非常適用于低功耗長(zhǎng)距離輸電，有利于清潔能源并網(wǎng)發(fā)展。

（四）清潔能源并網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓?fù)?/h2>

到目前為止，建成的直流輸電都是雙端供電系統(tǒng)，但是與傳統(tǒng)直流輸電不同，VSC-HVDC可以給無源系統(tǒng)直接供電，潮流反轉(zhuǎn)時(shí)電流方向反轉(zhuǎn)，電壓極性不變。因此，它適合構(gòu)成具備較高可靠性的并聯(lián)多端直流系統(tǒng)，極大地便利于分布式的清潔能源并網(wǎng)。

1.多端VSC直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖5 多端VSC-HVDC系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括 4個(gè)電壓源換流站；主導(dǎo)站，工作在直流電壓模式下，交流側(cè)與大電網(wǎng)電網(wǎng)相連；其余三個(gè)工作在功率模式下，交流側(cè)與無窮大電源相連；換流站工作在交流電壓模式下，交流側(cè)與清潔能源供電源連接。在多端直流輸電系統(tǒng)中，各換流站之間有必要進(jìn)行功率的協(xié)調(diào)配合，以防止個(gè)別換流站過載(特別是主導(dǎo)站)。

2.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)

太陽能與風(fēng)能在時(shí)間和地域上具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)是可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)的一種重要形式。采用基于多端 VSC的直流輸電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電壓優(yōu)化控制，保證發(fā)電廠電壓的穩(wěn)定與安全，使電網(wǎng)運(yùn)行可靠平穩(wěn)。

圖6 基于VSC-HVDC的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

（五）VSC-HVDC并網(wǎng)系統(tǒng)的控制目標(biāo)

有功功率的輸出由清潔能源的發(fā)電量決定，隨著隨著發(fā)電量的的變化而波動(dòng)，不考慮功率的損耗，VSC-HVDC系統(tǒng)應(yīng)同步的將電場(chǎng)發(fā)出的有功功率傳送到電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)有功功率的平衡。同時(shí)，由于 VSC的有功無功獨(dú)立調(diào)節(jié)能力，可以為電場(chǎng)的無功損耗提供支持。因此VSC-HVDC的任務(wù)是瞬時(shí)地將電場(chǎng)發(fā)出的功率傳輸出去，并保證風(fēng)電場(chǎng)母線電壓的穩(wěn)定。而電場(chǎng)側(cè)換流站的控制目標(biāo)是定交流電壓和定交流側(cè)有功功率；電網(wǎng)側(cè)換流站的控制目標(biāo)為定直流電壓和定無功功率。

（六）結(jié)語

積極地發(fā)展清潔能源是解決能源危機(jī)的主要途徑，對(duì)徹底解決我國能源緊缺、環(huán)境污染和氣候變化等問題具有重要的戰(zhàn)略意義。應(yīng)用基于 VSC的高壓直流輸電技術(shù)將傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)計(jì)的運(yùn)行模式由“單點(diǎn)供電，多點(diǎn)用電”改變?yōu)樵黾与娋W(wǎng)中的供電源（風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等清潔能源供電），可以極大地提高清潔能源的供電效率。VSC—HVDC的換流技術(shù)在我國目前正處于起步階段，應(yīng)引起電力工業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域的充分重視。

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2011-04-26

白古月（1984－），女，華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)榛陔妷涸磽Q流器的直流輸電技術(shù)。