本发明专利技术属于电力系统输配电领域，提供一种分层直流输电系统，用于将分布于不同地域的大量可再生能源发电输送至负荷中心，该系统由一个高压换流站及若干低压换流站互联，高压换流站由高端换流器和低端换流器串联而成，高压换流站的直流端口经直流输电线路联接至受端电网高压换流站的直流端口，高压换流站的低端换流器经直流输电线路与一个或多个低压换流站的直流侧联接，低压换流站的交流侧联接各低压换流站的交流系统，高压换流站的高端换流器、低端换流器的交流侧联接至高压换流站所在的交流系统。本发明专利技术拓扑可更方便地布局各可再生能源发电站的地理位置，实现各可再生能源发电站交流侧隔离，降低全系统中电压源型换流器的总容量。
A layered HVDC system
【技术实现步骤摘要】
一种分层直流输电系统
本专利技术属于电力系统输配电领域，具体涉及一种分层直流输电系统，用于将分布于不同地域的大量可再生能源发电输送至负荷中心。
技术介绍
我国当前面临着严峻的雾霾问题，导致雾霾问题的主要原因之一是我国过度依赖燃煤等化石能源，大力发展太阳能发电、风力发电、水力发电等可再生能源发电是解决我国雾霾问题的根本性措施。我国西北地区拥有大量的风力发电和太阳能发电资源，西南地区拥有大量的水力发电、风力发电和太阳能发电资源。以内蒙、新疆、甘肃、青海和宁夏5个省份为例，风能和光伏发电可开发量约为397万亿千万时/年，相当于4700个三峡水电站年发电量，开发利用1/60就可以满足全国当前的电力消费需求。但这些可再生能源发电资源大都位于高原地带或高山地带，当地负荷水平低，交流输电网架薄弱，建设高电压等级的输电系统困难，难以实现大规模可再生能源发电的远距离输送。图1给出现有常规输送大规模可再生能源发电的一种输电拓扑。其原理为在合适的地理位置建设大容量的高压换流站，将各个位于不同地理位置的可再生能源发电站经交流输电线路连接至高压换流站的交流侧，高压换流站的直流侧经直流输电线路连接至受端高压换流站，受端高压换流站再将接收到的直流电能转换为交流电能，输送到受端交流电网。现有常规技术的缺点有：1、需要建设大容量的电压源型换流站以便于接入风力发电，光伏发电等新能源发电系统，从而带来了高成本与高损耗；2、每个发电站需要经各自的长距离交流输电线路连接至电压源型换流站的交流侧，由于长距离交流输电线路会产生大量的无功功率，且交流输电线路为三相线路，每回交流输电线路包含3根导线，导致了输电线路损耗大、成本高、线路架设困难；3、由于每个发电站都经过交流输电线路互联在一起，任意一点的交流故障将波及所有的发电站，从而系统稳定性及可靠性差。
技术实现思路
为了改进上述传统技术存在的缺点，降低输送端电压源型换流站的容量，输电线路架设的难度及输电系统的损耗，使得各个可再生能源发电站之间相互隔离，单个发电站的故障不会影响其他发电站，本专利技术提供了一种分层直流输电系统，其在合适的地理位置建设由高端换流器和低端换流器串联而成的高压换流站，各个可再生能源发电站经各自的低压换流站变换后，再经直流输电线路连接至高压换流站的低端换流器的直流侧。由于各可再生能源发电站经直流输电线路连接到高压换流站，每回直流输电线路仅有2传输导线，从而大大降低输电线路的损耗及线路架设难度，各可再生能源发电站的交流侧没有互联，从而使得各可再生能源发电站实现了隔离，任意一个可再生能源发电站本地发生了交流故障不会波及到其他可再生能源发电站，从而提升了系统的稳定性与可靠性，在高压换流站的高端换流器上采用基于二极管的不控整流换流器将可以整体降低可再生能源输出系统所使用的电压源型换流器的容量。为实现上述目的，本专利技术提供一种分层直流输电系统，主要由高压换流站，高压换流站的交流链路及低压换流站构成，高压换流站由高端换流器与低端换流器串联而成，高压换流站的直流输出端经直流输电线路联接至受端电网的高压换流站，高压换流站的低端换流器的直流端经直流输电线路与一个或多个低压换流站的直流端联接，各低压换流站的交流侧联接至可再生能源发电站，高压换流站的高端换流器与低端换流器经各自的交流链路联接至高压换流站所在的交流系统。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的高端换流器采用基于二极管的不控整流换流器拓扑，从而降低高压换流站整体的成本。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的高端换流器采用基于晶闸管的电网换相换流器，从而降低高压换流站整体的成本并提升高压换流站的高端换流器的功率控制能力。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的低端换流器采用基于全控型电力电子器件的电压源型换流器，从而提升高压换流站的控制性能。作为本专利技术的改进，所述高压换流站所在交流系统可以是本地交流电网，也可以由新能源发电站与水力发电站、火力发电站等组合构成，从而为高压换流站的交流侧提供稳定的交流电压。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的高端换流器的交流链路是变压器从而在将高端换流器的输出电压经变压器变压后与高压换流站交流系统的电压匹配。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的低端换流器的交流链路是交流线路，从而降低低端换流器的交流链路的成本与损耗。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的低端换流器的交流链路是交流电抗器，从而使得低端换流器的交流链路的成本相对较低，并具备抑制交流故障电流的能力。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的低端换流器的交流链路是交流变压器，从而将低端换流器的输出交流电压经变压器变压后，与高压换流站本地交流系统的交流电压相匹配。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的低端换流器经多条直流输电线路联接多个分布于不同地理位置的风力发电站、光伏发电站、水力发电站、火力发电站，大规模储能电站，抽水蓄能电站，从而在建设输电系统时，方便对发电站进行布点，并利用分布在多个不同地理位置的发电站出力特性的差异性以平抑风力发电站，光伏发电站的出力波动。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的直流端经输电线路联接至受端电网的高压换流站，构成高压直流输电系统，受端电网的高压换流站控制高压直流输电系统的直流电压。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的低压换流器的直流端经直流输电线路与一个或多个低压换流站构成低压直流输电系统，所述高压换流站的低压换流器控制低压直流输电系统的直流电压。作为本专利技术的改进，所述低压换流站的交流侧若联接的是风力发电、光伏发电、或者本地负荷等无源交流系统或弱交流系统，则所述低压换流站采用控制其所联接交流系统的交流电压的控制模式。作为本专利技术的改进，所述低压换流站的交流侧若联接的是水力发电、火力发电或强交流电网，则所述低压换流站采用控制低压直流输电系统的直流电压或控制低压换流站的传输功率的控制模式。作为本专利技术的改进，所述高压换流站的高端换流器和低端换流器可以在不同时期，不同地点建设，所述高压换流站的高端换流器对应的直流端口经一定长度的直流输电线路与所述高压换流站的低端换流器对应的直流端口相联接。作为本专利技术的改进，记分层直流输电系统向受端电网传输的额定功率为Pdcn，高压直流输电系统与低压直流输电系统的额定直流电压之间的比值为k，低压换流站所联接的交流系统传输的功率总和额定值为PdcR，则所述高压换流站的高端换流器的额定功率之和设计为Pdcn*(1-1/k)，所述高压换流站的低端换流器的额定功率设计为Pdcn/k-PdcR。作为本专利技术的改进，所述高压换流站由第一个高端换流器、低端换流器和第二个高端换流器串联而成，所述第一个高端换流器和第二个高端换流器的结构拓扑、额定电压、额定功率等技术参数完全相同，在低端换流器的直流中性点经接地线路联接至大地从而构成对称双极性高压换流站。作为本专利技术的改进，所述高压换流站由一个高端换流器和一个低端换流器串联而成，构成单极性的高压换流站。总体而言，本专利技术的分层直流输电系统相对于现有的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分层直流输电系统，用于实现可再生能源发电就地通过低压换流站联接到高压换流站后经远距离输电输送到负荷中心，其特征在于：该分层直流输电系统由高压换流站、高压换流站的交流链路及一个或多个低压换流站构成，所述高压换流站由高端换流器及低端换流器串联而成，所述低端换流器的直流端口经直流输电线路联接到低压换流站对应的直流端口，低压换流站的交流侧联接至各自所在的交流系统，所述高压换流站的高端换流器、低端换流器经各自的交流链路联接至高压换流站所在地的交流系统。/n
【技术特征摘要】
1.一种分层直流输电系统，用于实现可再生能源发电就地通过低压换流站联接到高压换流站后经远距离输电输送到负荷中心，其特征在于：该分层直流输电系统由高压换流站、高压换流站的交流链路及一个或多个低压换流站构成，所述高压换流站由高端换流器及低端换流器串联而成，所述低端换流器的直流端口经直流输电线路联接到低压换流站对应的直流端口，低压换流站的交流侧联接至各自所在的交流系统，所述高压换流站的高端换流器、低端换流器经各自的交流链路联接至高压换流站所在地的交流系统。
2.根据权利要求1所述的分层直流输电系统，其特征在于：所述高压换流站的高端换流器采用基于二极管的不控整流换流器拓扑，所述低端换流器采用电压源型换流器拓扑，从而降低高端换流器的成本与损耗，进而降低高压换流站整体的成本与损耗。
3.根据权利要求1所述的分层直流输电系统，其特征在于：所述高压换流站的高端换流器采用基于晶闸管的电网换相换流器，所述低端换流器采用电压源型换流器拓扑，从而保持高端换流器的低成本与低损耗特性，并增加高端换流器的控制灵活性。
4.根据权利要求1所述的分层直流输电系统，其特征在于：所述高压换流站的高端换流器及低端换流器均采用电压源型换流器拓扑，从而使得高压换流站可以100％地联接风力发电、或光伏发电，无需配套建设火力发电、或水力发电。
5.根据权利要求1所述的分层直流输电系统，其特征在于：所述高压换流站的高端换流器及低端换流器采用基于全控型电力电子器件的电压源型换流器或基于晶闸管的电网换相换流器或基于二极管的不控整流换流器。
6.根据权利要求1所述的分层直流输电系统，其特征在于：所述低压换流站采用基于全控型电力电子器件的电压源型换流器或基于晶闸管的电网换相换流器或基于二极管的不控整流换流器。
7.根据权利要求1所述的分层直流输电系统，其特征在于：所述低压换流...
【专利技术属性】
技术研发人员：林卫星，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。