近年来,随着新能源的大力开发和电力电子技术的逐步成熟,柔性直流输电系统逐渐成为解决新能源并网以及孤立远方负荷供电的重要技术手段。该技术发展到现在,已经获得了普遍关注,是当前重要的研究对象。但是目前实际投运的MMC-HVDC工程还是屈指可数,对其能效计量及优化运行研究还有诸多问题有待进一步深入。本文基于国家电网科技项目“柔性直流输电系统能效计量及溯源技术研究”,进行柔性直流输电系统能效计量及其运行优化研究。本文进行了 MMC-IHVDC系统的拓扑结构和控制策略研究。介绍了柔性直流输电系统的拓扑结构和设备组成,对比分析了伪双极接线方式和双极接线方式的优缺点。研究分析了 MMC-HVDC的换流站级控制策略,包括外环功率控制器、内环电流控制器和环流抑制控制器。同时研究分析了换流阀级控制策略,包括最近电平调制和子模块电容电压平衡控制策略。本文进行了柔性直流输电系统的能效计量研究。利用RTDS系统,建立了基于模块化多电平换流器(MMC)的双端柔性直流输电实时数字仿真系统,在此基础上进行柔性直流输电系统的谐波分析和能耗分析。将不同型号电表按规定接线方式与RTDS仿真系统连接,研究不同类型的电表在柔性直流输电系统计量中的适应性。在RTDS柔性直流输电系统的谐波分析和能耗分析基础上,提出了适用于柔性直流输电系统的能效计量方案,包括能效计量点的设置、能效计量器具的选择以及能效计量数据的采集方案。结合能耗率、经济性、谐波影响等因素,确定了相关能效计量点的选择。同时,根据误差传递理论分析了计量装置的准确度等级要求。本文在研究MMC基本工作原理的基础上,提出MMC损耗计算的纯数值计算方法。对于通态损耗,通过计算每个开关时刻的子模块投切数目来计算相应的通态损耗。对于开关损耗,采用MATLAB编程计算开关损耗。通过PSCAD仿真和MATLAB编程结果,验证损耗计算的精确性。本文在MMC损耗计算的基础上,对开关损耗进行优化。一方面建立开关损耗优化的数学模型,通过线性整数优化LIOP得到给定运行方式下各子模块的触发脉冲;另一方面在研究电容电压波动的基础上,提出在子模块电容电压不越限的前提下,尽量减少开关次数的启发式在线最优开关方案。通过PSCAD仿真建立了 50Hz和60Hz系统,验证启发式最优开关方案的优越性。