什么叫柔性直流輸電,說詳細點

輕型直流輸電即HVDC Light,該技術由ABB公司在上個世紀八、九十年代研制開發的—種新型輸電技術 。HVDC Light輕型直流輸技術,以電壓源型換流器(VSC)為核心,硬件上采用IGBT等可關斷器件,控制上采用脈寬調制技術(PWM)以達到具有高可控性直流輸電的目的 。HVDC Light 系統存在兩個基本元素:換流站和一對電纜 。換流站是電壓源換流站,控制著IGBT的通斷,其原理如圖所示 。
編輯本段二、兩大關鍵技術2.1電壓源換流器( VSC)技術
在傳統電力工業中用于高壓直流輸電的基PCC技術,如今已幾乎全被VSC技術所取代 。這2種技術的根本區別在于PCC技術不僅需要開通電流的電力電子元件,還需要關斷電流的組件 。而VSC技術則不需要這么麻煩,它通過使用全控型功率元件IGBT,可方便地控制電流的開斷 。由于VSC能切斷電流,就不需要從所聯結電網來獲取有源換相電壓,所以比在驅動裝置上控制電動機的速度容易得多 。VSC 應用在HVDC Light上,使得HVDC Light可以連接“無源”網絡 。
2.2脈寬調制技術( PWM)
VSC使用具有高頻開斷功能的器件IGBT,這使得PWM的應用成為可能 。PWM控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖,用這些脈沖來代替正弦波或所要的波形 。PWM通過在兩固定的直流電壓間快速切換來產生交流電壓,并通過交流低通濾波器從高頻脈沖調制電壓中得到期望的基波電壓 。使用PWM技術,可瞬時地改變交流輸出電壓的相位與幅值,從而實現有功與無功的獨立調節 。經PWM逆變的交流電壓可隨控制系統的變化而變化 。這樣就可省略傳統HVDC中的換流變壓器,使電路結構簡化,縮小占地面積 。
應用PWM技術,在一定限度內可以通過改變PWM型式獲得任意相角與幅值,這一過程幾乎是瞬間完成的 。由于PWM允許單獨控制有功功率和無功功率,使得VSC非常接近于理想的輸電網中的一個分支 。從系統的角度來看,它可以看作是一個沒有質量的馬達或發電機,幾乎能夠瞬時控制有功功率和無功功率 。因為AC電流是可控制的,換流器不提供短路容量 。
【什么叫柔性直流輸電,說詳細點】編輯本段三、HVDC Light 的特性
與傳統的直流輸電技術相比較,HVDC Light系統具有以下優點
(l)正常運行時,VSC可以同時而且獨立地控制有功功率和無功功率,甚至可以使功率因數為1,這種調節能夠快速完成,控制靈活方便 。而傳統HVDC中控制量只有觸發角,不可能單獨控制有功功率或無功功率 。外,VSC不僅不需要交流側提供無功功率而且能夠起到STATCOM的作用,動態補償交流母線的無功功率,穩定交流母線電壓 。這意味著故障時,如果VSC容量允許,那么HVDC Light系統既可向故障系統提供有功功率的緊急支援,又可提供無功功率緊急支援,從而能提高系統的功角穩定性和系統的電壓穩定性 。

(2)VSC電流能夠自關斷,可以工作在無源逆變方式,所以不需要外加的換相電壓,受端系統可以是無源網絡,克服了傳統HVDC受端必須是有源網絡的根本缺陷,使利用HVDC為遠距離的孤立負荷送電成為可能 。
(3)潮流反轉時,直流電流方向反轉而直流電壓極性不變,與傳統HVDC 恰好相反 。這個特點有利于構成既能方便地控制潮流又有較高可靠性的并聯多端直流系統,克服了傳統多端HVDC系統并聯連接時潮流控制不便、串聯連接時又影響可靠性的缺點 。
(4)由于VSC交流側電流可以被控制,所以不會增加系統的短路功率 。這意味著增加新的HVDC Light線路后,交流系統的保護整定基本不需改變 。
(5)模塊化設計使HVDC Light的設計、生產、安裝和調試周期大大縮短 。同時,VSC采用PWM技術,開關頻率相對較高,經過高通濾波后就可得到所需交流電壓,可以不用變壓器,從而簡化了換流站的結構,并使所需濾波裝置的容量也大大減小 。換流站的占地面積僅約同容量下傳統直流輸電的20% 。采用新型(XLPE)直流電纜,可以直接安裝在現有交流電纜管內,可以使輸送容量提高約50% 。
(6)換流站間的通訊不是必需的,每個站可以獨立控制,易于實現無人值守 。而且HVDC Light在電網故障后快速恢復控制能力良好 。

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