柔性直流输电技术的发展与应用课件.ppt
柔性直流输电技术发展与应用,目 录,柔性直流技术国内需求,柔性直流技术国内发展趋势,柔性直流技术国内发展现状,概述,一 概述,1、概述,1）直流输电系统,直流输电系统框图,换流器分类： 电流源型 换流器采用晶闸管等半控型器件构成 电压源型 换流器采用IGBT、IEGT等全控型器件构成,2）常规直流（超/特压直流）工作原理,晶闸管器件 电流源,1、概述,换流阀,换流阀,整流站,逆变站,控制保护系统负责整个换流站主要设备的启停控制、故障保护和实时数据采集与监视 - 换流站的中枢神经换流阀是直流工程特有的关键设备，实现交直流变化功能- 换流站的心脏,1、概述,双阀组串联特高压控制系统分层控制总体构架,1、概述,许继柔性输电系统公司,云广特高压（ 800kV/5000MW）,向上特高压800kV/6400MW,1、概述, 800kV/5000A 8000MW （在建） 1100kV/5000A 11000MW （通过鉴定） 6250A （通过型式试验）,3）柔性直流输电技术概念,CIGRE和IEEE：VSC-HVDC； ABB：HVDC-Light； Siemens：HVDC-Plus； Alstom：HVDC-Maxsine 中国：柔性直流输电（HVDC- Flexible）（VSC-HVDC）,1、概述,4）柔性直流输电的工作原理,1、概述,4）柔性直流输电的工作原理,1、概述,许继柔性输电系统公司,变压器 换流电抗器 IGBT阀或IGCT阀 直流滤波电容器 交流滤波器,5）柔性直流输电的系统框图,1、概述,许继柔性输电系统公司,6）柔性直流输电的换流器拓扑,1、概述,7）CSC-HVDC与VSC-HVDC对比,1、概述,7）CSC-HVDC与VSC-HVDC对比,1、概述,7）CSC-HVDC与VSC-HVDC对比,1、概述,8）柔性直流输电发展历程-国外,1990年，加拿大McGill大学Boon-Teck Ooi等人首先提出用PWM控制的VSC进行柔性直流输电。 1997年3月，ABB公司进行了首次VSC-HVDC的工业试验，瑞典中部赫尔斯扬工程。1999年，ABB公司在歌德兰岛投入运行了世界上第一个商业化柔性直流输电工程，从此揭开了柔性直流输电工程在世界范围内应用的序幕。2010年，由Siemens承担的世界首个模块化多电平柔性直流输电工程-美国TBC工程投运，为柔性直流输电揭开了新的篇章。,1、概述,8）柔性直流输电发展历程-国内,2006年，国家电网公司提出“柔性直流输电关键技术研究框架”，开始进行基础理论和前期技术研究。 2009年，技术路线调整为模块化多电平方式，并完成前期技术研究，开始进入样机研制阶段。2010年，完成样机研制并开始进入南汇风电接入工程实施阶段；2011年，完成设备调试并进入试运行阶段。目前国内有南澳风电接入（国家863计划）和舟山海岛供电（国网科技项目）两个多端工程正在实施。,1、概述,二 柔性直流技术国内需求,总体来讲，国内柔性直流输电主要有以下6个方面的需求：,1、海岛供电,构建海岛电网,海上平台供电,2、新能源接入,大规模海上风电接入,3、城市输配电,构建城市直流供配电网,4、多端柔性直流,5、混合直流输电,混合直流输电系统拓扑结构,6、城市电网柔性分区与组环技术,城市电网柔性分区组环示意图,三 柔直国内技术发展现状,从以下5方面进行介绍：,1、拓扑结构,1.1 发展历程,1、拓扑结构,1.2 MMC的优势,1、拓扑结构,1.3 主接线形式,IGBT开关频率很低，减小了系统电磁噪声，提高了系统整体传输效率,模块化的结构使得容量拓展和冗余设计更为容易,从根本上解决了两电平或三电平对于依赖器件串联升压带来的均压问题,双极系统特点,伪双极系统特点,双极系统主接线示意图,伪双极系统主接线示意图,31,3300V系列模块式IGBT,2 换流阀功率器件选择,3、关键技术的突破,3.1 建模仿真技术,柔性直流建模仿真技术主要包含：,突破的重点核心技术有：,3、关键技术的突破,3.2 系统分析与成套设计技术,柔性直流系统分析与成套设计技术主要包含：,突破的重点核心技术有：,3、关键技术的突破,3.3 核心设备关键技术,柔性直流核心设备主要包含：,突破的重点核心技术有：,3、关键技术的突破,3.4 试验技术,柔性直流试验主要包含：,突破的重点核心技术有：,4、试验能力构建,柔性直流输电试验能力主要包括三个方面：,4、试验能力构建,4.1 背靠背柔性直流输电原型物理动模试验系统,双端背靠背柔性直流输电试验系统框图,4、试验能力构建,4.2 三端柔性直流输电原型物理动模试验系统,4、试验能力构建,4.3 工程阀控设备高速物理动模试验系统,4、试验能力构建,4.4 RT-LAB数字物理混合实时仿真平台,4、试验能力构建,4.5 换流阀背靠背大功率试验系统,4、试验能力构建,4.6 换流阀暂态试验系统,4、试验能力构建,4.7 换流阀绝缘试验系统,5、产品研制,近几年国内掀起了柔性直流输电的产业热潮，相关高电压大容量产品不断得到突破，基于国内筹划和正在开建的柔性直流输电工程，目前已经研制出以下序列换流阀产品：30kV/18MW MMC柔性直流输电产品160kV/200/100/50MW MMC柔性直流输电产品200kV/400/300/100MW MMC柔性直流输电产品320kV/1000MW MMC柔性直流输电产品400kV/1500MW MMC柔性直流输电产品,45,1800A,子模块拓扑,1）换流阀系列子模块研制,1500A,1200A,500A,5、产品研制,46, 额定电流：2400A,子模块拓扑,2）换流阀系列子模块研制,5、产品研制,3) 模块化换流阀设备,5、产品研制,48,控制保护设备： 系统级、换流站级控制保护 阀控设备： 换流器级、阀级、子模块级控制保护,4）控制保护系统分层方案一,5、产品研制,49,控制保护设备：系统级、换流站级控制保护 阀控设备：换流器级、阀级、子模块级控制保护,5）控制保护系统分层方案二,5、产品研制,50,6）柔性直流输电系统的保护分区,5、产品研制,51,7）控制保护系统开放型分布式分层结构,5、产品研制,52,8）控制保护系统工程样机设备,直流控制保护设备,5、产品研制,53,9）阀控系统工程样机设备,MVCE300 阀控设备,换流器或阀控制柜（FCK301、FCK304),A相上桥臂控制柜 ( FCK302、FCK303),A相下桥臂控制柜,B相上桥臂控制柜,B相下桥臂控制柜,C相上桥臂控制柜,C相下桥臂控制柜,5、产品研制,10) 直流电缆,5、产品研制,XLPE直流海底电缆结构示意图,6、示范工程建设,6.1 国内已投运柔性直流试验示范工程,中海油海上钻井平台柔直工程,南汇风电接入示范工程,5、示范工程建设,6.2 国内在建示范工程,南澳多端风电接入示范工程简介,5、示范工程建设,6.2 国内在建示范工程,舟山多端海岛供电示范工程简介,5、示范工程建设,大连城市供电示范工程简介,6.3 国内规划示范工程,厦门城市供电示范工程简介,四 柔直国内技术发展趋势,1、高压带来的挑战与应对策略,2、实现大电流应对策略,高压大容量断路器； 高压大容量直流变压器。,3 多端直流与直流电网技术的挑战,核心设备的研制 高压大容量断路器 高压大容量直流变压器直流电网关键技术 大规模节点直流电网系统仿真技术； 直流电网电压控制及潮流调配技术； 直流电网广域测量与故障隔离技术；直流电网理论体系的构建 相关直流电网标准化体系的建立,
