风电并网中的柔性直流输电技术分析

风电并网中的柔性直流输电技术分析

董超

与以往工作不同的是，风电并网的工作开展时，一定要在稳定性方面做出较大的努力，应尽量减少各种不良因素的作用，从多个方面保证各项工作的开展可以按照预期来执行。柔性直流输电技术在现阶段的研究当中，不仅将以往的技术作为对比，同时还在技术的优势研究上比较深入，希望由此来在风电并网过程中，提供更多的帮助。

一、柔性直流输电系统

（一）柔性直流输电技术的特点分析

对于风电并网而言，虽然自身具备的积极作用比较突出，可是在很多工作的开展上，都不能从传统的角度来出发，应在多个方面保证柔性直流输电技术得到有效的应用，减少强制性的错误操作，保证各项工作的落实能够得到预期的效果。分析认为，柔性直流输电技术的特点主要是集中在以下几个方面：第一，柔性直流输电技术的实施，自身是一种将可关断电力电子器件引入直流输电领域的新型直流输电技术。该项技术的操作过程中，主要选择的设备，表现为具有自关断能力的全控型半导体器件IGBT所构成的电压源变流器，该项设备可以将常规的设备更好取代，相比基于半控晶闸管器件的直流电源变流器而言，柔性直流输电技术的设备在性能上更加优秀。第二，从电网技术的使用上来分析，柔性直流输电技术在落实以后，能够将独立的控制有功能力、独立控制无功能力更好的发挥出来，针对潮流的反转而言，能够在较短的时间内实现。这样一来，就可以更好的提高交流系统的输电能力，同时在功角的稳定性方面也取得了较大的提升。一般而言，柔性直流输电技术在应用到风电并网的工作以后，能够在很短的时间内恢复供电，在黑启动方面，以及向无源电网供电方面，也得到了较好的效果。第三，柔性直流输电技术在实施以后，对经济上的影响较大，对环境上的影响较小。多数地方在操作柔性直流输电技术时，仅仅需要占有很小的土地面积，在相关工作的施工工期上也表现较短，该项技术所产生的电磁干扰并不高。

（二）柔性直流输电系统运行方式

对于柔性直流输电技术而言，其在使用的过程中，主要是借助于相关的系统来完成的。当前所研究的柔性直流输电系统，本身所具备独立的无功功率控制能力，还增加了高压直流输电方式，能够以STATCOM的方式来运行。我国在现代化的建设中，一线城市对于柔性直流输电技术的关注度较高，其在采用的过程中，也充分结合了自身的需求来完成。例如，上海南汇风电场柔性直流输电工程的建设，是亚洲首条柔性直流输电示范工程。该项工程在运作的过程中，可以更好的与相邻的交流线路来共同的运作。通过对工程做出分析以后，认为南汇风电场柔性直流输电系统，自身具备了5种运行方式：第一，柔性直流输电系统，可以直接接入到外部电网，不会产生排斥现象；第二，将柔性直流输电线路，连通交流线路完成并列运行工作，既不影响以往的工作，又可以对后续的工作产生积极作用；第三，选择柔性直流输电系统，通过STATCOM的方式运行，达到了简单、经济、快捷的目的；第四，通过柔性直流输电系统，完成负荷供电的处理；第五，将柔性直流输电系统停运，更好的完成相关维护工作。

二、风电并网中柔性直流输电技术的应用

（一）常规风电并网

风电并网的实施过程中，并非在最开始就应用柔性直流输电来完成，而是采用了常规的方法。一般而言，常规风电并网技术的开展，会通过恒速恒频发电机系统，以及变速恒频发电机系统来完成工作。恒速恒频发电机系统在运作的过程中，会因为风速的变化情况，自身的转子转矩将表现为不稳定的情况，开展并网以后，并不能将各方面的工作有效的控制，还比较容易出现无功振荡现象，以及风机失布的现象。对于变速恒频发电机系统而言，其应用以后，可以针对恒频恒速发电机系统做出弥补作用，可是因此而产生的成本提升问题，以及高次谐波电流问题等，依然会对风电并网造成较大的影响。况且，常规风电并网技术与现代化的发展并不符合，在很多方面都不具备较高的可靠性、可行性，因此需要采取新的柔性直流输电技术来完成。

（二）柔性直流输电并网

在现代化的建设当中，风电并网的实施已经成为了必然的趋势，在很多方面都需要提高关注度。相关技术的操作过程中，应在各个方面高度的保障风电并网得以顺利的执行。柔性直流输电技术在现阶段的研究中，已经取得了非常好的成绩，无论是在技术操作效果上，或者是在技术体系的落实上，均具备较高的稳定性。柔性直流输电在风电并网的操作过程中，采用高压直流输电模式并网可以完全的控制风电的潮流，实现送端系统与受端系统的解耦以避免故障的传播，利用直流输电较交流输电降低了线路损耗，且占地面积小，特别适用于离岸风力发电、海上平台供电等场合。柔性直流输电（HVDCFlexible）并网不仅具备高压直流输电并网的优点，同时还具备无需外部电源支撑可实现自换相的能力，不需要交流系统提供换相容量，适合弱交流系统场合下使用。具有无功功率的独立控制能力避免了无功补偿装置的使用，实现了无功功率与有功功率的相互独立。

（三）柔性直流输电技术应用效果分析

柔性直流输电方式会从多方面解决常规方式下并网存在的问题。首先，柔性直流输电系统的无功功率实现了独立控制，因此系统具备了良好的动态无功支撑能力，系统自身具备HVDC与STATCOM两种运行方式，因此避免了风电场无功补偿装置的投资。南汇风电场由11台1.5MW风机组成，总装机容量达到16.5MW。南汇风电场柔性直流输电系统最大输送有功能力是18MW，在输出16MW有功的同时能向电网补偿最大至9Mvar的无功，完全能够满足南汇风电场运行时对于无功的需求。其次，实现了送端系统与受端系统的解耦，改善了风电场低抗来自电网系统干扰的能力，也在一定程度上防止风电场的电压波动对电网的影响。

总结：

本文对风电并网中的柔性直流输电技术展开讨论，该项技术在应用后，能够在很多方面取得较为突出的成绩，各项工作的落实均得到了肯定的成绩。日后，应该在该项技术上深入研究，从多个方面来进行巩固处理，将风电并网的各项内容做出合理干预，设计出科学工作方案，推动国家电网的良性改造。

参考文献：

[1]陈树勇，徐林岩，孙栩，李新年，王华伟，曾令全.基于多端柔性直流输电的风电并网控制研究[J].中国电机工程学报，2014，S1：32-38.

[2]马为民，吴方劼，杨一鸣，张涛.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术，2014，08：2429-2439.

[3]王蒙，王立地.柔性直流输电技术在风电场并网中的应用[J].农业科技与装备，2011，12：38-39+42.

[4]董旭，张峻榤，王枫，陶芬，周斌，向往.风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术[J].电力系统自动化，2016，18：48-55.

[5]莫树猛，丁可，王博宇.基于混合储能的柔性直流输电技术提高风电并网电能质量的研究[J].科技与创新，2016，22：7-9.