余瀟瀟,張璞,張凱
(北京電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,北京市 100055)
柔性直流背靠背裝置在北京配電網(wǎng)中的應(yīng)用
余瀟瀟,張璞,張凱
(北京電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,北京市 100055)
隨著大城市負(fù)荷密度的不斷增加,配電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,受制于短路容量、電磁環(huán)網(wǎng)等問題,城市配電網(wǎng)通常按照高壓分區(qū)、中壓開環(huán)的方式運(yùn)行,導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備利用率降低,可靠性下降。利用柔性直流技術(shù)對(duì)分割的高壓配電網(wǎng)和中壓配電網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)形成交直流混合配電網(wǎng),有助于提升電網(wǎng)的可靠性和設(shè)備利用率,緩解城市電網(wǎng)站點(diǎn)走廊有限與負(fù)荷密度高的矛盾,同時(shí)在負(fù)荷中心提供動(dòng)態(tài)無(wú)功支持。研究了柔性直流背靠背裝置在大型城市高壓配電網(wǎng)和中壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用模式和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,并以北京高壓配電網(wǎng)為實(shí)例,從降低短路電流和提供動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐兩個(gè)角度,定量分析了應(yīng)用柔性直流背靠背裝置實(shí)現(xiàn)高壓配電網(wǎng)分區(qū)互聯(lián)的優(yōu)勢(shì)。
柔性直流; 配電網(wǎng); 分區(qū)互聯(lián); 城市電網(wǎng)
目前,全球配電網(wǎng)的發(fā)展都面臨進(jìn)一步提高供電可靠性、接納逐步增長(zhǎng)的分布式可再生能源等難題[1]。對(duì)于如何解決這一難題,國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu),如歐洲電力電子學(xué)會(huì)、美國(guó)電力科學(xué)研究院以及知名學(xué)者均認(rèn)為,基于電壓源換流器的新一代直流技術(shù),在海島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)[2-3]。利用直流技術(shù)加強(qiáng)交流配電網(wǎng),是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、太陽(yáng)能等分布式電源并網(wǎng)的有效途徑,且能較好地解決大型配電網(wǎng)存在的短路電流偏大、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償不足等問題,是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向和戰(zhàn)略選擇[4-5]。
國(guó)際上關(guān)于柔性直流輸電技術(shù)的研究,無(wú)論在基礎(chǔ)理論方面還是在工程實(shí)用化方面都比較深入[6-12]。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)成立了專門研究VSC-HVDC技術(shù)的B4-37 工作組,以推動(dòng)柔性直流輸電技術(shù)研究和發(fā)展[13]。在工程應(yīng)用方面,目前柔性直流輸電工程的主要設(shè)備大部分由ABB、SIEMENS、ALSTOM等公司提供。
我國(guó)也已進(jìn)入了柔性直流輸電技術(shù)大規(guī)模研發(fā)和工程推廣應(yīng)用階段。2011 年7 月,亞洲首個(gè)柔性直流輸電示范工程(上海南匯±30 kV柔性直流輸電示范工程)順利投運(yùn),其中關(guān)鍵設(shè)備由國(guó)家電網(wǎng)公司全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院(原智能電網(wǎng)研究院)研制,使國(guó)家電網(wǎng)公司成為世界上第3家具備柔性直流系統(tǒng)總成套能力的企業(yè)。2013 年12 月,世界首個(gè)多端柔性直流輸電示范工程(廣東汕頭南澳±160 kV 多端柔性直流輸電示范工程)并網(wǎng)試運(yùn)行。另外,位于浙江舟山的世界首個(gè)五端柔性直流聯(lián)網(wǎng)工程已于2014年投運(yùn),福建廈門的±320 kV、額定容量1 000 MW柔性直流輸電工程也于2015年12月正式投運(yùn)[14-15]。
盡管柔性直流輸電技術(shù)已經(jīng)成熟并得到了推廣,但其在配電系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用卻相對(duì)滯后。以北京為例,隨著城市負(fù)荷密度的不斷增加,配電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,受制于短路容量、電磁環(huán)網(wǎng)等問題,城市配電網(wǎng)通常按照高壓分區(qū)、中壓開環(huán)的方式運(yùn)行,導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備利用率降低,可靠性下降。交直流混合配電網(wǎng)可更好地接納分布式電源和直流負(fù)荷,可緩解城市電網(wǎng)站點(diǎn)走廊有限與負(fù)荷密度高的矛盾,同時(shí)在負(fù)荷中心提供動(dòng)態(tài)無(wú)功支持,可提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平并降低損耗。本文將系統(tǒng)研究交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)在北京高壓配電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用,并以北京東北部?jī)蓚€(gè)分區(qū)為實(shí)例提出交直流混合配電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。
1.1 大規(guī)模城市電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定問題
經(jīng)過近10年的高速發(fā)展,我國(guó)電力系統(tǒng)和城市電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,伴隨而來的是短路電流水平不斷攀升。為了使系統(tǒng)中的短路電流不超過斷路器的可開斷容量,同時(shí)為了避免形成電磁環(huán)網(wǎng),傳統(tǒng)最有效的解決方法是采用高壓分區(qū)分片運(yùn)行或中壓開環(huán)運(yùn)行。
目前北京高壓配電網(wǎng)分區(qū)分片電壓等級(jí)為220 kV,有7個(gè)分區(qū)。由于正常情況下分區(qū)間負(fù)荷不能做到理想均衡,因此,發(fā)生故障時(shí),區(qū)域之間無(wú)法支援,局部供電能力不足。聯(lián)絡(luò)線合入之后,功率不可控,存在進(jìn)一步惡化的風(fēng)險(xiǎn)(例如設(shè)備過負(fù)荷),甚至因無(wú)功分布不合理引起嚴(yán)重的運(yùn)行穩(wěn)定問題。因此,盡管分區(qū)運(yùn)行有效地控制了系統(tǒng)的短路電流,但卻大大降低了系統(tǒng)的供電安全性、可靠性及設(shè)備利用率。這是整個(gè)中國(guó)大城市電網(wǎng)乃至世界各地大型城市電網(wǎng)所面臨的一個(gè)亟待解決的問題。
此外,傳統(tǒng)配電網(wǎng)采用電容器和電抗器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,這類無(wú)功設(shè)備的出力與電壓的平方成正比。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路、擾動(dòng)或甩負(fù)荷等需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功來控制系統(tǒng)電壓時(shí),其無(wú)功出力卻又與需求相反,無(wú)法滿足系統(tǒng)對(duì)無(wú)功的動(dòng)態(tài)需求,有發(fā)生電壓大面積崩潰的危險(xiǎn),所以無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償也是配電網(wǎng)所面臨的另一重大問題。由于分區(qū)分片或中壓開環(huán)運(yùn)行,不同區(qū)片之間有功難以相互支援,一旦上級(jí)(如500 kV)變電站發(fā)生部分停電,所供區(qū)域負(fù)荷有大面積切負(fù)荷和停電的風(fēng)險(xiǎn)。
1.2 中壓配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行問題
國(guó)內(nèi)高壓配電網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有鏈?zhǔn)?、環(huán)網(wǎng)和輻射狀結(jié)構(gòu)幾種,中壓配電網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有雙環(huán)式、單環(huán)式、多分段適度聯(lián)絡(luò)和輻射狀結(jié)構(gòu)幾種。相比于高壓配電網(wǎng)普遍采用分區(qū)運(yùn)行,我國(guó)中壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大多為環(huán)形結(jié)構(gòu),但還是以開環(huán)運(yùn)行為主,如圖1所示。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家(如新加坡)22 kV及以上電網(wǎng)采用閉環(huán)運(yùn)行方式。
對(duì)于中壓配電網(wǎng),如果采用單聯(lián)絡(luò)線,為保證“N-1”安全裕度,電網(wǎng)最大負(fù)載率僅為50%。盡管多分段多聯(lián)絡(luò)可以理論上提高線路最大負(fù)載率,但實(shí)際運(yùn)行難以達(dá)到,仍采用單聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行??紤]到配電網(wǎng)最大負(fù)載率水平較低,為了消納新增負(fù)荷,目前多采用新增線路和新建變電站的方法。北京等一線城市由于土地資源緊張,站址通道落地十分困難,大規(guī)模新增線路及變電站耗資巨大。北京高壓配電網(wǎng)與中壓配電網(wǎng)面臨的實(shí)際問題對(duì)未來電網(wǎng)發(fā)展提出了新的要求。
2.1 高壓交直流混合配電網(wǎng)
如圖2所示,通過柔性直流互聯(lián)裝置,供電分區(qū)1與供電分區(qū)2實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)。柔性直流設(shè)備采用電力電子裝置,其短路電流僅為額定電流的1.5~2倍,同時(shí)通過調(diào)節(jié)電力電子裝置中閥的開斷狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。因此,采用柔性直流裝置互聯(lián)形成的交直流混合配電網(wǎng),可以在正常運(yùn)行狀態(tài)下均衡分區(qū)之間的負(fù)載,提高系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。同時(shí)柔性直流互聯(lián)裝置可以對(duì)供電分區(qū)提供動(dòng)態(tài)電壓支撐。當(dāng)分區(qū)出現(xiàn)故障時(shí),柔性直流裝置提供的可控有功及無(wú)功支援可以解決電網(wǎng)局部供電能力不足的問題。
圖1 典型中壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.1 Typical network architecture of medium voltage distribution power grid
圖2 高壓交直流混合配電網(wǎng)示意圖Fig.2 Illustration diagram of high voltage AC/DC distribution network
從以上分析可以看出柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置是高壓交直流混合配電網(wǎng)的核心設(shè)備。該裝置不僅需要在各類典型系統(tǒng)運(yùn)行條件下具有良好的性能,而且在設(shè)備占地、維護(hù)便利性等方面的要求遠(yuǎn)高于柔性直流輸電設(shè)備。柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置的引入使傳統(tǒng)配電網(wǎng)的調(diào)度控制策略也將發(fā)生重大改變。柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置可依據(jù)電網(wǎng)所處運(yùn)行狀態(tài),采取相應(yīng)調(diào)度模式。
如圖3所示,柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置具備多種協(xié)同控制策略,依據(jù)電網(wǎng)所處不同運(yùn)行狀態(tài),采取不同調(diào)度模式。緊急狀態(tài)下實(shí)施實(shí)時(shí)調(diào)度,進(jìn)行分區(qū)間緊急功率支援;預(yù)警狀態(tài)下,以提高安全裕度為目標(biāo)進(jìn)行分區(qū)功率自動(dòng)控制;正常狀態(tài)下,兼顧安全性與經(jīng)濟(jì)性,進(jìn)行最優(yōu)潮流調(diào)度。
圖3 柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置調(diào)度策略Fig.3 Dispatch scheme of VSC-HVDC sub-networks interconnection equipment
2.2 中壓交直流混合配電網(wǎng)
圖4為采用三端柔性直流裝置進(jìn)行互聯(lián)的中壓交直流混合配電網(wǎng)。在不采用柔性環(huán)網(wǎng)裝置時(shí),配電網(wǎng)A、B構(gòu)成單環(huán)網(wǎng),在正常運(yùn)行時(shí)開環(huán)運(yùn)行。對(duì)于中壓配電網(wǎng),如果采用單聯(lián)絡(luò)線,為保證“N-1”安全裕度,電網(wǎng)最大負(fù)載率僅為50%。盡管多分段多聯(lián)絡(luò)可以理論上提高線路最大負(fù)載率,但實(shí)際運(yùn)行難以達(dá)到,仍采用單聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行。北京地區(qū)中壓配電網(wǎng)的平均負(fù)載率約為38%,如果采用圖4中的三端柔性直流互聯(lián)裝置構(gòu)成交直流混合配電網(wǎng),負(fù)載率上限可從50%提升至66.7%,提升水平達(dá)16.7%。多端柔性直流技術(shù)目前已具備成熟應(yīng)用條件,如果采用五端或六端柔性直流互聯(lián)裝置,交直流混合配電網(wǎng)線路負(fù)載率還將進(jìn)一步得到提升。
圖4 中壓交直流混合配電網(wǎng)示意圖Fig.4 Diagram of medium voltage AC/DC distribution network
根據(jù)《GB 50227—2008并聯(lián)電容器組設(shè)計(jì)規(guī)范》,無(wú)功容量通常占變電站容量的10%~30%[16],而柔性裝置具備提供無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪芰?,提供無(wú)功容量可以達(dá)到系統(tǒng)容量的10%,因此可以節(jié)約50%左右的傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。
在不改變現(xiàn)有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的前提下,在單環(huán)網(wǎng)開換點(diǎn)采用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置合環(huán)運(yùn)行,并與另一線路互聯(lián),可以大幅度提高系統(tǒng)整體可靠性。普通電網(wǎng)的供電可靠率大致在99.97%,采用合環(huán)方式運(yùn)行,可將供電可靠率提升至99.999 9%。通過柔性直流裝置進(jìn)行環(huán)網(wǎng)互聯(lián)還可消除短時(shí)供電中斷的難題,同時(shí)在滿足安全性要求的前提下,將配網(wǎng)利用率提升約17%。
與應(yīng)用于高壓配電網(wǎng)的柔性分區(qū)互聯(lián)裝置不同,柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置需充分考慮三相不平衡下直流互聯(lián)裝置運(yùn)行控制模式和穩(wěn)定運(yùn)行條件,分析環(huán)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和安全邊界,并針對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài),建立不同的控制目標(biāo)和約束條件,在此基礎(chǔ)上制定故障后運(yùn)行點(diǎn)調(diào)整和轉(zhuǎn)供控制,動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡和潮流優(yōu)化,無(wú)功電壓協(xié)調(diào)等策略。
本文選取計(jì)劃在北京東北部220 kV高壓配電網(wǎng)的A、B兩個(gè)分區(qū)建設(shè)的柔性直流分區(qū)互聯(lián)示范工程,對(duì)柔性交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)在大城市高壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用效果進(jìn)行實(shí)例分析。目前B分區(qū)內(nèi)短路水平較高,采用斷開聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行后,短路水平符合要求,但B分區(qū)中b1站僅依靠來自b2站的雙回線路供電,可靠性較低。
3.1 網(wǎng)架情況
北京電網(wǎng)中輸電網(wǎng)電壓等級(jí)為1 000 kV與500 kV。高壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)為220 kV,受短路電流限制,北京220 kV高壓配電網(wǎng)采取分區(qū)運(yùn)行的策略。如圖5所示,北京高壓配電網(wǎng)中A分區(qū)包含500 kV變電站2座,主變3臺(tái),最大變電容量為3 420 MVA,預(yù)計(jì)最大負(fù)荷可達(dá)1 830 MW;B分區(qū)包含500 kV變電站3座,主變4臺(tái),最大變電容量4 570 MVA,預(yù)計(jì)最大負(fù)荷為2 848 MW。A分區(qū)與B分區(qū)的分區(qū)聯(lián)絡(luò)線建在A1 500 kV變電站220 kV側(cè)至b1220 kV變電站之間,分區(qū)聯(lián)絡(luò)線的最大輸送容量為2×500 MVA。示范工程計(jì)劃在分區(qū)聯(lián)絡(luò)線路上破口安裝柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置。
圖5 北京高壓配電網(wǎng)東北兩分區(qū)聯(lián)絡(luò)示意圖Fig.5 Illustration diagram of Beijing high voltage divided distribution network
3.2 柔性分區(qū)互聯(lián)裝置效果分析
接下來將通過仿真計(jì)算說明柔性分區(qū)互聯(lián)裝置的應(yīng)用效果。表1給出了柔性分區(qū)互聯(lián)裝置的相關(guān)參數(shù)。系統(tǒng)額定功率為800 MVA,直流側(cè)電壓為雙極±180 kV,交流側(cè)額定電壓為220 kV,直流側(cè)額定電流為2.2 kA,交流側(cè)額定電流為2.4 kA。通過電力系統(tǒng)仿真軟件BPA對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真,比較柔性分區(qū)互聯(lián)裝置安裝前后系統(tǒng)性能變化。
表2給出了采用不同分區(qū)互聯(lián)策略下的母線短路電流。可以看出,采用柔性直流互聯(lián)不會(huì)增加系統(tǒng)的母線短路電流,而采用交流互聯(lián)將會(huì)產(chǎn)生約30%的系統(tǒng)短路電流增量。
表1 柔性分區(qū)互聯(lián)裝置參數(shù)設(shè)計(jì)
Table 1 Parameter setting of VSC-HVDC sub-networks interconnection equipment
表2 220 kV母線短路電流比較Table 2 220 kV bus short circuit current comparison kA
表3給出了系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),采用不同分區(qū)互聯(lián)策略下的母線電壓跌落情況。盡管交流互聯(lián)可以一定程度上緩解A1變電站220 kV母線電壓的跌落程度,避免電壓失穩(wěn),但是故障過程中系統(tǒng)電壓仍然會(huì)有較大幅度的跌落。采用柔性直流裝置實(shí)現(xiàn)分區(qū)互聯(lián),由于電力電子設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)ms級(jí)跟蹤控制,因此可以在故障過程中實(shí)現(xiàn)有功及無(wú)功的快速調(diào)節(jié),從而能夠有效地避免因故障引起的電壓跌落,對(duì)系統(tǒng)電壓實(shí)現(xiàn)無(wú)功支撐,效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于交流互聯(lián)。
表3 典型故障時(shí)220 kV母線電壓比較
Table 3 220 kV bus voltage under typical faults pu
注:典型故障為兩座220 kV樞紐站之間雙回線路三相短路故障(分區(qū)外故障)
從以上分析可以看出,利用柔性直流分區(qū)互聯(lián)裝置實(shí)現(xiàn)高壓配電網(wǎng)供電分區(qū)互聯(lián)可以有效控制系統(tǒng)短路電流,并在故障后對(duì)系統(tǒng)提供可控的有功、無(wú)功支援,對(duì)系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)電壓支撐。該示范工程目前正在進(jìn)行項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制,計(jì)劃在2018年實(shí)現(xiàn)投運(yùn)。
基于柔性直流技術(shù)的交直流混合配電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)城市配電系統(tǒng)電能質(zhì)量、可靠性與運(yùn)行效率提升的一套嶄新的技術(shù)方案。該方案可以在充分利用配電網(wǎng)骨干網(wǎng)架和現(xiàn)有交流設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署柔性直流裝置,大幅度提升系統(tǒng)的運(yùn)行控制與優(yōu)化能力。柔性直流裝置不僅可以應(yīng)用在高壓配電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)供電分區(qū)互聯(lián),均衡分區(qū)之間負(fù)載,提高系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)水平,對(duì)系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)電壓支撐,解決局部供電能力不足問題;還可以應(yīng)用于中壓配電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的合環(huán)運(yùn)行,提升配電網(wǎng)設(shè)備利用率和系統(tǒng)可靠性,解決中壓配電網(wǎng)短時(shí)供電中斷的難題。利用柔性直流裝置形成交直流混合配電網(wǎng)將成為配電網(wǎng)未來的發(fā)展新趨勢(shì)。
[1]FELTES J W, GEMMELL B D, RETZMANN D. From smart grid to super grid: Solutions with HVDC and FACTS for grid access of renewable energy sources[C]//Power and Energy Society General Meeting, 2011 IEEE. IEEE, 2011: 1-6.
[2]湯廣福,賀之淵,龐輝,等. 柔性直流輸電工程技術(shù)研究、應(yīng)用及發(fā)展[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2013,37(15): 3-14 TANG Guangfu, HE Zhiyuan, PANG Hui, et al. Research, application and development of VSC-HVDC technology[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(15): 3-14.
[3]ABB. HVDC Light[R/OL]. [2015-12-09]http://www.abb.com.cn/ industries/us/9AAC30300394.aspx?country=US.
[4]VAN HERTEM D, GHANDHARI M. Multi-terminal VSC HVDC for the European supergrid: Obstacles[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2010, 14(9): 3156-3163.
[5]HUANG A Q, CROW M L, HEYDT G T, et al. The future renewable electric energy delivery and management (FREEDM) system: the energy internet[J]. Proceedings of the IEEE 2011, 99(1): 133-148.
[6]VRANA T K, TORRES-OLGUIN R E, LIU B, et al. The North Sea super grid-a technical perspective[C]//AC and DC Power Transmission, 2010. ACDC. 9th IET International Conference on. IET, 2010: 1-5.
[7]CIGRE B4-37 Working Group. DC transmission using voltage sourced converters[R]. Paris, France: International Council on Large Electric Systems, 2004.
[8]MARQUART R, LESNICAR A. New concept for high voltage—modular multilevel converter[C]// Proceedings of the IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists Conference. 2004.
[9]KNAAK H J. Modular multilevel converters and HVDC/FACTS: A success story[C]//Power Electronics and Applications (EPE 2011), Proceedings of the 2011-14th European Conference on. IEEE, 2011: 1-6.
[10]HENRY S, DENIS A M, PANCIATICI P. Feasibility study of off-shore HVDC grids[C]//Power and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE. IEEE, 2010: 1-5.
[11]DORN J, HUANG H, RETZMANN D. A new multilevel voltage-sourced converter topology for HVDC applications[R]. CIGRE Session. Paris, France: International Council on Large Electric Systems, 2008: 1-8.
[12]DODDS S, RAILING B, AKMAN K, et al. HVDC VSC (HVDC light) transmission-operating experiences[R]. CIGRE Session, Paris, France, 2010: 1-9.
[13]CIGRE B4-39 Working Group. Integration of large scale wind generation using HVDC and power electronics[R]. Paris: Cigre, 2007.
[14]YANG Y F,YANG J,HE Z Y. Research on control and protection system for Shanghai Nanhui MMC VSC-HVDC demonstration project[C]//10th IET International Conference on AC and DC Power Transmission. Birmingham,United Kingdom:IEEE,2012,4:1-6.
[15]周浩, 沈揚(yáng), 李敏, 等. 舟山多端柔性直流輸電工程換流站絕緣配合[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(4): 879-890. ZHOU Hao, SHEN Yang, LI Min, et. al., Research on Insulation coordination for coverter stations of Zhoushan multi-terminal VSC-HVDC transmission project[J]. Power System Technology, 2013, 37(4): 879-890.
[16]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì). 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50227—2008[S]. 北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.
(編輯 張小飛)
Application of VSC-HVDC Back-to-Back Device in Beijing Distribution Network
YU Xiaoxiao, ZHANG Pu, ZHANG Kai
(Beijing Electric Power and Economic Research Institute, Beijing 100055, China)
With the continuously increasing power demand and expanding scale of distribution network in big cities, the high voltage distribution network is partitioned and the medium voltage network is operated in open-loop due to the constraint of short circuit capacity and electromagnetic looped network, which results in the decreases of system equipment utilization and reliability. If the partitioned high and medium voltage distribution networks are interconnected by VSC-HVDC, the system reliability and equipment utilization will be greatly improved, which can relieve the contradiction between the limited corridor of urban power network and the high load density, and provide dynamic reactive power support in the load center at the same time. This paper investigates the application of VSC-HVDC back-to-back device in high and medium voltage distribution network in big cities and the system design scheme. In addition, the Beijing high voltage distribution network is taken as an example to demonstrate the advantages of VSC-HVDC back-to-back device in interconnecting divided sub-networks, from the aspects of reducing short circuit current and providing dynamic reactive power support.
VSC-HVDC; distribution network; sub-networks interconnection; urban power network
國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863計(jì)劃)(2015AA050102)
TM 727
A
1000-7229(2016)05-0132-06
10.3969/j.issn.1000-7229.2016.05.016
2015-12-09
余瀟瀟(1986),女,博士,工程師,主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃,新能源與分布式電源規(guī)劃,智能電網(wǎng)技術(shù);
張璞(1986),女,碩士,工程師,主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃與智能電網(wǎng)新技術(shù)應(yīng)用;
張凱(1969),男,教授級(jí)高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì),電力企業(yè)管理,智能電網(wǎng)技術(shù)研究工作。
Project supported by the National High Technology Research and Development of China (863 Program) (2015AA050102)