登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
2.2 直流潮流控制器
随着直流电网结构的日益复杂,仅靠系统级控制可能无法更好地控制直流电网内流通的功率。面对直流电网控制自由度不足的问题,有必要引入直流潮流控制器对整个网络的潮流进行优化分配。直流潮流控制器按原理主要划分为电阻型和电压型2种,通过改变网络导纳矩阵参数和改变支路电压参数对潮流分布进行调节。拓扑结构是直流潮流控制器的根本,本节首先介绍了直流潮流控制器的拓扑结构,其次介绍了选址等相关研究。
2.2.1DCPFC的工作原理
将直流潮流控制器的分类进行细化,并分别介绍它们的实现原理。电阻型直流潮流控制器仅包括可变电阻型,电压型直流潮流控制器可具体分为:DC/DC变换型、辅助电压源型、线间直流潮流控制器以及电流潮流控制器。
(1)可变电阻型
可变电阻型能够在直流线路中串入不同阻值的电阻,通过改变线路电阻实现潮流控制。等效拓扑结构如图4所示,它是由多个不同阻值的电阻R1—Rn串联组成,通过开关S1—Sn的投切来改变线路的电阻,其中RL为直流线路电阻。
文献[46]提出了采用双向半导体作为开关的方法,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和二极管串联组成一个单元,2个单元反向并联即构成半导体开关,如附录图1所示。该结构不但可以实现功率控制,还可以保证功率的双向传输。此外,其还将电阻型和电压型DCPFC进行了对比。文献[47]利用机械开关和电阻构成直流潮流控制器,并在其中加入了避雷器对其进行保护,如附录图2所示。
可变电阻型潮流控制器的结构和控制比较简单,但电阻作为消耗型器件,需要额外消耗有功功率,且电阻只能调节潮流大小而不能改变潮流方向,在实际应用中一般不予考虑。
(2)DC/DC变换型
DC/DC变换型直流潮流控制器是在直流线路中串入直流变压器,将一端口直流电压U1微调成二端口电压U2,相当于在直流线路中串入电压U1-U2,进而实现潮流控制,拓扑结构及接入方式见图5。
文献[48]提出了利用电容和4个半导体开关构成简易的DC/DC变换器,如附录图3所示,通过导通比实现电压的变换,具有结构简单、经济性好的优点,但难以用于高压大容量直流电网。文献[49-50]介绍了一种双有源桥的拓扑结构,如附录图4所示,采用直流电压偏差的控制策略,实现了直流电压变换、功率双向流动、故障隔离等功能。文献[51]在文献[49]的基础上把潮流控制器应用在海上直流风电场,通过移相控制使其在满载的情况下有很高的效率。文献[52]针对DC-DC变换型DCPFC提出了新型的控制策略,外环控制使用新型的下垂控制,其保证了直流电网的暂态稳定;内环控制使用改进型的直流潮流算法,其保证了直流电网的稳态运行。为了减少运行成本、简化潮流控制器的结构,文献[53-55]均提出了利用模块化多电平换流器(MMC)省去中间交流变压器的拓扑结构。前2者建立了类似于自耦变压器的拓扑结构,如附录图5所示,利用混合型子模块桥臂实现电压变换,通过载波交替反向层叠PWM控制消去桥臂交流分量,在共模电感的滤波作用下输出可控的直流电压,既减少了成本,又降低了损耗。后者利用半桥和全桥子模块相结合的桥臂构成环状结构以实现电压变换。文献[56-57]给出了DC/DC变换器的控制策略并利用牛顿法研究了其对直流电网潮流的调节效果。
DC/DC变换型直流潮流控制器能够实现潮流的双向控制且具有故障阻断能力。同时,DC/DC变换器还可以连接不同电压等级的直流电网,具有广泛的应用前景。但是DC/DC变换器的结构复杂,一般需要交流变压器实现电压变换,成本较高。
(3)辅助电压源型
辅助电压源型直流潮流控制器相当于在直流线路中串入一个大小和极性均可调的直流电压源,它一般由交流变压器和整流器组成,整流器的两端以串联的形式接入到直流线路中,等效拓扑结构如图6所示。因直流线路上压降很小,串入很小的直流电压就能够实现潮流控制。
文献[58-59]使用2个反向并联的三相六脉动晶闸管作为串入直流线路中的整流器,如附录图6所示,其能够在线路中串入正的或负的电压以调节线路电压来控制直流电网潮流分布。但当直流线路发生故障时,晶闸管会承受很高的暂态电压,极易损坏。针对此情况,文献[60]提出了一种基于全桥模块化多电平换流器的直流潮流控制器,如附录图7所示。由于桥臂是由多个全桥子模块SM级联所组成的系统,可以承受很高的电压而不被击穿。文献[61]提出了由IGBT整流器和四象限运行的斩波电路组成的拓扑结构,如附录图8所示,通过控制整流器的运行以及确定斩波电路中开关的通断,能够更加灵活地改变线路的潮流。文献[62]提出了如图7所示的辅助电压源型DCPFC,其从直流电网中取能,但整流侧需多个IGBT串联以承担很高的直流电压,增加了运行损耗。
图4 可变电阻型等效拓扑结构
图5 DC/DC变换型拓扑结构
图6 辅助电压源型等效拓扑结构
辅助电压源型直流潮流控制器避免了承受系统级的直流电压,额定容量较小且潮流的调控空间较大,使其损耗较小、更加灵活。但它普遍需要从交流取能,增加了系统复杂性和交流绝缘成本。
(4)线间直流潮流控制器
线间直流潮流控制器相当于在线路中串入可调的直流电压源,线路中的“直流电压源”之间能够进行功率交换来维持直流电压稳定。与串联电压源型控制器相比,避免了连接于外部的交流电源,不需要承受交流电网的高电压,有良好的应用前景。等效拓扑结构如图8所示,其中Ux、Uy分别为串入到不同直流电路的直流电压。
文献[63]提出了一个简单的线间直流潮流控制器的拓扑结构,如附录图9所示,利用电容串入直流电压,通过控制开关的开断,经电感进行功率交换。然而当线路潮流反转时,该控制器不能及时的进行调解,应用范围有限。文献[64-65]针对文献[63]的缺陷,研制了一种改进型的线间直流潮流控制器拓扑,如附录图10所示,采用2个反并联的IGBT并且通过开关的控制以及电感的耦合作用使能量在线间相互传输,且能够控制潮流的反转。由于每个开关都串联了二极管,但电流只能单向流动,容易出现断续。文献[66]提出了耦合和IGBT相结合的拓扑结构,较文献[64-65]结构更简单,同样能够实现功率的双向传输,且不会造成额外的纹波。文献[67]提出的拓扑结构在2条直流线路之间加入电容,将交流电压整流成的直流电压加在该电容上,并使电容电压在2条线路当中分配,相当于串入2个可调节的电压源,其并不需要与交流侧进行能量的交换,且增大了电压的调节范围。
(5)电流潮流控制器
图7 直流侧取能辅助电压源型
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
2月21日上午,京津冀能源协同发展行动计划新闻发布会在市发展改革委举行,市发展改革委、市城市管理委、市经济和信息化局相关负责人出席,并介绍有关情况。近日,经京津冀三地政府批准,市发展改革委联合天津市发展改革委、河北省发展改革委共同编制印发京津冀能源协同发展行动计划(以下简称《行动计
12月9日,2022~2023年度国家优质工程奖评选揭晓,由国网冀北电力投资建设管理的张北柔性直流电网试验示范工程荣获国家优质工程金奖。这是该工程继2022年获得第七届中国工业大奖后,再次斩获国家级殊荣。国家优质工程奖设立于1981年,由国家发展和改革委员会主管,中国施工企业管理协会主办。倡导“追
8月30日晚,随着±500千伏康巴诺尔、阜康换流站各作业面验收完成进入空载加压试验阶段,张北柔性直流电网工程三座换流站2023年度检修工作圆满完成。国网冀北超高压公司应用“自主管控检修”模式,打造“五级四化”管理体系,分级分类开展安全培训,推进现场“网格化管理”,对交叉作业、高空作业、吊车
3月19日,第七届中国工业大奖发布会在京召开。国家电网有限公司张北柔性直流电网试验示范工程荣获本届中国工业大奖。这是继1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程、青藏电力联网工程、国家风光储输示范工程、向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程和巴西美丽山特高压输电二期项目后
绿电即绿色电力,是指通过风力发电、水力发电和太阳能光伏等这样的手段,由可再生能源转化成的电能。在北京2022年冬奥会期间,所有的场馆都将采用绿电来供应。北京冬奥组委规划建设部部长刘玉民13日表示表示,三个赛区当中,张家口赛区和延庆赛区都有丰富的清洁能源储备,能够保证冬奥场馆绿电的供应。
日前,中国电力科学研究院有限公司与国网经济技术研究院有限公司、南京南瑞继保工程技术有限公司组成的联合攻关团队,在张北柔直工程±500千伏中都换流站成功完成柔性直流与新能源振荡复现及抑制现场试验,开展柔直与新能源振荡的现场在线复现、在线抑制,实现柔直与新能源振荡现象与抑制的理论推导、仿真分析与现场复现的一致性比对,为解决电力电子网络振荡问题提供理论支撑。
目前,清洁能源外送、柔直示范、主网强化、智能配网、清洁供暖、高铁配套冬奥“六大工程”全部建成投运,500千伏多路通道、220千伏双环网、110千伏双链式、10千伏电缆双环网的高可靠供电体系搭建完毕。其中,最值得一提的是柔直示范,该工程是最年轻的团队用最短时间攻克了世界最高电压等级和最高技术含量的工程,创造了12项世界第一。
2021年3月30日,工业和信息化部产业发展促进中心在北京组织开展了国家重点研发计划项目《高压大容量柔性直流电网关键技术研究与示范》的综合绩效评价。
3月12日,张北可再生能源柔性直流电网示范工程在北京通过了国家电网有限公司组织的工程竣工环境保护专项验收。国家电网投资建设的张北可再生能源柔性直流电网示范工程,新建北京换流站、丰宁换流站、康保换流站、张北换流站、±500kV直流输电线路工程,涉及北京市、河北省。工程于2018年2月开工建设,2020年6月投入运行。
2月23日,中国电力科学研究院有限公司计量所工程师贾福泉开展新能源汽车充电桩内置计量器具试验检测。这种方法采用直流电能计量检测技术,可检验新能源汽车充电桩计量特性。中国电科院切实提升计量测试能力、计量科技创新能力和运行能力水平,自2017年11月以来,推进国家智能电网量测系统产业计量测试
今天上午,2021年全国能源工作会议在北京召开。国家能源局党组书记、局长章建华作题为《深入贯彻落实能源安全新战略为全面建设社会主义现代化国家提供坚强能源保障》的报告。中电传媒记者第一时间带您速览“十三五”能源发展成绩单1.非化石能源消费比重超过15%,能源清洁低碳转型加速“十三五”期间,
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!