柔直

自习近平总书记提出“双碳”目标愿景和构建以新能源为主体的新型电力系统以来，关于新型电力系统面临的变革和挑战被广泛研究和深刻认知。面向新型电力系统，电源侧新能源将成为电量的主要提供者，电网侧从交直流混联大电网向微电网、柔直电网等多元形态并存转变，负荷侧由单一用电向发用电一体转变，电力系统正在发生深刻变化。

为促进新形势下柔性直流技术的创新发展与学术交流，EPTC柔性直流专家工作委员会（以下简称“柔直专委会”）第一届一次工作会议暨柔性直流科研成果技术交流会于6月21日在广东省广州市成功召开。来自国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、科研院校和制造企业等单位的专家学者和技术人员共计80余人出席了本次会议。本次会议由EPTC柔性直流专家工作委员会主办，中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、智洋创新科技股份有限公司协办，中能国研（北京）电力科学研究院承办。

采用以柔直配电为核心的新型分布式智能电网，实现“源网荷”协调优化运行，提高油田新能源消纳率、降低线路损耗。通过电机功率动态跟踪调节，实现抽油机馈能共享。通过多台抽油机分时优化、协调群控，避免大电流峰值叠加，错峰填谷，将分散的变压器冗余容量集中共享，降低网电变压器和其他发电机组的供电容量，实现负荷动态均衡。

基于阻抗分析方法，以模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究。首先，采用谐波线性化的方法建立了柔直换流站与海上风电场的阻抗模型，进而推导了计及频率耦合效应的海上风电经柔直送出系统的阻抗模型。其次，基于阻抗稳定判据，揭示了环流控制对MMC阻抗及柔直送出系统稳定性的影响，进而提出了一种基于环流环节的MMC阻抗重塑控制方案。最后，通过RT-LAB硬件在环实时仿真系统，验证了稳定性分析结果的正确性和阻抗塑造方案的可行性。

对具有构网能力的网接变流器的需求，电力系统安全运行依赖于同步电机的一些特性，比如自同步、惯性和快速频率反应、系统强度支持、使用PSS来稳定低频振荡，发电构成变化同步发电机逐步退出，而新能源发电比例在增加新能源发电比如风电和光伏都是通过变流器与系统连接目前电网里大多数网接变流器还在采用跟网控制模式，不具有电网支撑能力。

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。

随着我国能源转型的深入，风电并网规模不断扩大，基于大功率电力电子设备的直流输电技术快速发展，风电与电网耦合作用产生的次同步振荡现象愈发频繁和复杂。比如张北、上海南汇和广东南澳等柔直工程投运以来，发生了数起振荡事件。振荡问题已成为阻碍风电向主体电源迈进的瓶颈问题，重塑风电机组阻抗特性，提升并网友好性，已成为新能源并网领域的重大基础性课题。

针对海上风电多端柔直系统岸上交流电网故障时的盈余功率问题，提出一种采用能量控制的多个海上换流站与风电机组的协调控制策略。在故障期间，部分海上换流站先启动能量控制，根据直流电压的变化抬升能量参考值，吸收直流系统中的盈余功率。剩余海上换流站对直流电压进行预测，当直流电压预测值超过限值后，剩余海上换流站启动能量控制吸收盈余功率。海上换流站在吸收盈余功率的同时对风电机组采用降压控制，根据换流站储能的增加情况降低风机侧交流电压参考值。风电机组网侧换流器根据交流电压的变化调节d轴电流参考值，减少输送到多端柔直系统的有功功率，避免多端柔直系统的直流电压越限。最后，在PSCAD/EMTDC中对不同类型的故障进行仿真，验证了所提协调控制策略的有效性。

在新能源孤岛经柔直送出系统中，通过投入等容量分组交流耗能电阻可实现故障穿越期间系统盈余功率的消纳。当单组耗能电阻功率过大时，会对系统造成严重冲击。因此，提出了一种基于进制转换的非等容量交流耗能电阻优化配置方法及其投切策略。首先，分析了等容量分组交流耗能电阻的动作特性。然后，为柔直系统配置单组容量各不相同但总容量与柔直系统容量相等的多组交流耗能电阻，并对不同容量的耗能电阻进行组合，以获得不同的耗能功率。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建并网模型进行验证。仿真结果表明，采用该方法及投切策略提高了耗能电阻的投切精度，降低了对系统的冲击，缩短了故障恢复时间，实现了对故障穿越期间盈余功率的精准消纳。

采用传统交流外送技术，配合构网型储能，维稳外送容量；采用构网型柔性直流输电技术，实现新能源“直达