【摘 要】
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由于我国可再生能源与化石能源的资源中心与负荷中心同样呈逆向分布,实现我国西北等地区的电能大规模、远距离外送,成为当地新能源被进一步开发利用的关键。混合级联高压直流输电（hybrid cascaded high voltage direct current,HC-HVDC）结合了电网换相换流器（line commutated converter,LCC）与模块化多电平换流器（modular mult
【基金项目】
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国家电网公司总部科技项目“大型新能源基地采用VSC-LCC混合直流外送技术研究（SGTYHT/18-JS-206）”；
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由于我国可再生能源与化石能源的资源中心与负荷中心同样呈逆向分布,实现我国西北等地区的电能大规模、远距离外送,成为当地新能源被进一步开发利用的关键。混合级联高压直流输电（hybrid cascaded high voltage direct current,HC-HVDC）结合了电网换相换流器（line commutated converter,LCC）与模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的优点,当采用适宜拓扑与控制策略可成为风电与火电大规模的理想方案。首先,提出了适合大型风电场直流并网的特高压混合级联直流输电系统,利用LCC降低建设成本和运行损耗,MMC为风电场提供稳定的交流电压。为混合直流系统设计同时接入区域电网与风电场的基本控制策略,并建立直流系统的数学模型以及计算不同风电场输出下的直流电流极限,为后续章节的研究奠定基础。其次,结合混合级联直流的拓扑及风电场的频率控制能力,首先提出了混合直流系统与其连接的风电场共同支撑送端系统频率的控制策略;然后分析了接入送端电网的MMC满载运行后,风电场因调频而减少输出功率对直流系统附加频率控制的影响,并提出了混合级联直流系统于MMC重载运行的改进频率控制,以提高此工况下直流系统的频率调节能力;最后对直流正常运行和重载运行这两种工况进行仿真,验证了所提改进频率控制的有效性。最后,根据LCC滤波器组和MMC的无功功率控制原理,以及对不同工况MMC的无功功率极限进行分析,提出了混合级联直流系统对整流侧交流母线电压进行调控的无功控制策略;然后针对接入电网的MMC满载运行下无功调节能力不足的问题,提出了一种改进无功控制策略,通过降低MMC的直流电压以减少传输有功并扩大无功调节容量;最后对送端电网交流电压降低与升高两个模拟工况进行仿真,验证所提混合级联直流系统的无功协调控制策略对送端电压支撑的有效性。
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