崔寒松1 张帆1 陈默2 段春明1
（1，国网冀北电力有限公司经济技术研究院 北京市海淀区 100038；2，国家电网公司交流建设分公司 北京市西城区 100052）
摘要：随着风电并网容量的不断增加，常规交流并网方式对电网的稳定性及电能质量的影响逐渐突出。本文对风电的交流并网、传统直流并网和柔性直流并网进行了对比，分析了柔性直流输电在风电并网的优越性；阐述了柔性直流输电基本原理和特点，以及在风电场并网运行中的应用；分析了柔性直流输电的拓扑结构，并在此基础上建立了柔性直流输电系统的暂态数学模型以及风力发电机组的数学模型。
关键词：柔性直流输电；风电；数学模型；直接电流控制
1 引言
可再生能源中，风能以其取之不尽且清洁无污染的优势为世界各国所青睐，但由于风能具有很强的间歇性和随机性，随着系统中风电场装机容量的不断增加，交流并网的风电场对电网稳定和电能质量的影响也越来越严重。风电并网急需一种可靠的并网方式。
随着电力电子的发展，在传统高压直流输电（HVDC）的基础上，人们提出了柔性直流输电技术（VSC-HVDC）。柔性直流输电是基于电压源换流器（VSC）的一种直流输电技术。直流输电也逐渐应用于风电并网中。但是，传统的HVDC在运行的时候，换流器需要40%~60%直流输送功率的无功功率，并且需要大量的滤波器以消除变流器产生的谐波[1]。另外，逆变站需要换相电压使得其只能向有源网络供电。
而柔性直流输电不仅可以避免传统高压直流输电的弊端，而且可以实现有功功率和无功功率的独立控制，具有较强的输电灵活性。对于大型风电的接入，柔性直流输电逐渐成为一种主流的输电方式[2]。
2 风电并网方式
目前，风电场并网多采用交流并网方式[3]，由于风电发出的电能通过交流输电直接与电网相连，所以会对电网产生很多影响乃至危害，例如，引起母线电压波动。另外，交流并网时需要配备很多无功补偿装置、滤波装置等。
风电场并网也可通过直流并网方式实现[4]，已在工程中投运的风电场直流并网有基于晶闸管换流器(LCC)的传统直流输电(LCC-HVDC)和基于电压源型换流器的柔性直流输电。
LCC-HVDC已成功应用于很多风力发电并网中的长距离、大功率海岛和陆上的传输中，其主要缺点是换流站的晶闸管需要吸收大量的无功功率和在电路中产生谐波。因此，采用该方法需要安装大量的滤波器及无功补偿装置。
而VSC-HVDC具有换流器工作时不需要无功功率、基本不产生谐波及可向无源网络供电等特点，并且可以完全的控制风电的潮流，实现送端系统与受端系统的解耦以避免故障的传播。所以，VSC-HVDC特别适用于陆上风电及海上风电的并网。风电场通过VSC-HVDC并网的拓扑图如图1所示。
4 结论
柔性直流输电技术便于连接分散电源，适用于风电场接入电网。随着电力电子技术及相关技术的快速发展，大功率、高电压的开关器件和直流电缆技术的进步以及柔性直流风电场并网控制策略的不断完善，柔性直流输电在风电场并网上的应用将有着广阔的应用空间和经济前景。
参考文献
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作者简介：崔寒松(1987)，男，硕士，工程师，主要从事输电线路工程。
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论文作者:崔寒松1,张帆1,陈默2,段春明1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/15
标签：柔性论文; 风电论文; 风电场论文; 技术论文; 电压论文; 电网论文; 功率论文; 《电力设备》2017年第20期论文;