項目背景

       基于柔性直流輸電的直流電網(wǎng)技術，在大規(guī)模分布式可再生能源接入、海洋群島供電、海上風電場群集中送出、新型城市電網(wǎng)構(gòu)建等方面，被認為是最有效的技術方案，已成為目前國際電力領域研究的熱點。直流輸電網(wǎng)絡的技術及構(gòu)建，已經(jīng)成為未來電網(wǎng)的重要發(fā)展方向和組成部分。直流電網(wǎng)是由大量直流端以直流形式互聯(lián)組成的能量傳輸系統(tǒng)，國際大電網(wǎng)會議 (CIGRE) 組織對于直流電網(wǎng)的定義是：由多個網(wǎng)狀和輻射狀聯(lián)接的變換器組成的直流網(wǎng)絡，是實施新的能源戰(zhàn)略和優(yōu)化能源資源配置的重要平臺，其涵蓋了輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)，利用先進的直流輸電技術，可實現(xiàn)大規(guī)模可再生能源發(fā)電的接入技術及大容量長距離輸送，提高能源利用效率，確保安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應。

       直流電網(wǎng)是多端直流輸電發(fā)展建設到一定程度后的產(chǎn)物，多端直流系統(tǒng)中同一個交流系統(tǒng)可以與多個換流站進行互聯(lián)，但每個換流站間只有一條輸電線;而直流電網(wǎng)中換流站間可擁有多條輸電線路，這樣可大大提高了供電可靠性。因此直流電網(wǎng)的特征為：具有“網(wǎng)孔”的系統(tǒng)，每個站間有多條傳輸線路;無需換流器即可實現(xiàn)直流系統(tǒng)間的聯(lián)系;系統(tǒng)中存在冗余，即換流站間潮流有多條通路，且直流線路的功率只受線路電阻影響;而交流系統(tǒng)潮流控制方法基本不再適用于直流電網(wǎng)線路潮流控制。

       根據(jù)電路基本原理可知：如果直流電網(wǎng)中存在一條環(huán)路，則其節(jié)點電流和線路電流(即線路潮流)的可控制數(shù)量為其節(jié)點數(shù)減1;如果直流電網(wǎng)中的線路數(shù)多于節(jié)點數(shù)減1，就會有多出節(jié)點數(shù)減1數(shù)目的線路上的潮流無法控制。在一定的工況下，如果不可控的線路發(fā)生過載而被切除，則有可能使得同一節(jié)點上的其他線路過載而相繼被切除，進而可導致整個直流電網(wǎng)停運，危及互聯(lián)交流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

      交流系統(tǒng)的潮流控制主要通過柔性交流輸電(FACTS)裝置來實現(xiàn)的，通常采用改變節(jié)點電壓、線路阻抗(電抗和電容)、線路壓降和相位差等來實現(xiàn)線路功率調(diào)節(jié)，提高線路的輸電能力及避免線路出現(xiàn)過載。而直流電網(wǎng)中電壓無相位，且線路阻抗只是線路電阻，只能增加，不能減少，而增加電阻則線路損耗也會增加。另外，通常直流電網(wǎng)中支路數(shù)比換流站數(shù)量越多，不可控支路數(shù)越多，因此直流電網(wǎng)潮流控制器的原理及配置是一個不得不考慮的問題。

      主要創(chuàng)新點

      根據(jù)電阻型和電壓型直流電網(wǎng)潮流控制器的工作原理及其對直流電網(wǎng)潮流分布的影響，分別以直流電網(wǎng)潮流控制器接入前后，系統(tǒng)潮流分布可能發(fā)生變化、系統(tǒng)潮流分布可以運行在安全運行空間、系統(tǒng)潮流分布能夠優(yōu)化為原則，提出直流電網(wǎng)潮流控制器的配置方法，并據(jù)此分別構(gòu)造了三個函數(shù)用于直流電網(wǎng)潮流控制器接入位置的判斷。

      解決的問題和意義

      本文詳細分析了直流電網(wǎng)潮流控制器的工作原理及其對直流電網(wǎng)潮流分布的影響，根據(jù)直流電網(wǎng)潮流控制器接入前后，系統(tǒng)潮流的變化及支路載流量的限值要求，提出直流電網(wǎng)潮流控制器的配置原則，并在此基礎上分別構(gòu)造函數(shù)用于直流電網(wǎng)潮流控制器接入位置的判斷，最后以系統(tǒng)潮流均衡分布為目標對直流電網(wǎng)的潮流分布進行優(yōu)化。文章還以六端柔性直流電網(wǎng)為例，分別在正常工作和N-1運行狀態(tài)對其進行系統(tǒng)潮流計算和潮流控制器的配置，通過直流電網(wǎng)潮流控制器接入前后系統(tǒng)潮流的變化對本文所述方法的正確性與有效性進行驗證。