一種直流電網(wǎng)組合測試模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流電網(wǎng)組合測試模型，由直流子網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)組成，包括：陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B、小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D和點對點直流系統(tǒng)DCS-E；陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心。本發(fā)明提供的技術(shù)方案考慮了直流電網(wǎng)在不用場合中的應(yīng)用，具有直流電壓等級的多樣性以滿足不用應(yīng)用場合的需求，具備直流電網(wǎng)的基本特征，且各功能區(qū)域可靈活組合、規(guī)模適當，具備良好的通用性。
【專利說明】
一種直流電網(wǎng)組合測試模型
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種直流輸電網(wǎng)絡(luò)的模型，具體涉及一種直流電網(wǎng)組合測試模型。【背景技術(shù)】
[0002]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)組織定義的直流電網(wǎng)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(luò)，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，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(shù)，可實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電的接入及大容量長距離輸送，可提高能源利用效率，確保安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。直流電網(wǎng)不存在交流電網(wǎng)固有的同步穩(wěn)定問題，傳輸距離基本不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的潮流調(diào)節(jié)和控制，對可再生能源發(fā)電具有重要支撐作用，并具有網(wǎng)絡(luò)損耗小、對通信干擾小等眾多優(yōu)點。隨著電壓源型換流器、直流斷路器、直流變換器、直流電纜等技術(shù)發(fā)展日臻成熟，直流電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展成為可能，并且在大規(guī)模分布式可再生能源接入、海洋群島供電、海上風(fēng)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(shù)方案，已成為未來智能電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。
[0003]直流電網(wǎng)是解決我國西部可再生能源高效開發(fā)利用和海上風(fēng)電場并網(wǎng)問題的最有效技術(shù)方案。通過在我國西部地區(qū)大范圍內(nèi)采用直流輸電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將其中的風(fēng)電、水電、火電等電源進行互聯(lián)，然后再通過大容量、遠距離的多條特高壓混合/柔性直流輸電線路將其輸送到東南部沿海地區(qū)。一方面，通過這些電源側(cè)的互聯(lián)，可以在西部地區(qū)大范圍內(nèi)平抑可再生能源發(fā)電的波動性、間歇性等問題，最大限度的降低其對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，并可有效的降低目前大量存在的棄風(fēng)、棄光等問題，實現(xiàn)可再生能源的有效開發(fā)利用；另一方面，通過直流輸電網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多受端供電、多落點供電的直流電力傳輸新格局，可有效降低換相失敗等問題的出現(xiàn)，提升現(xiàn)有直流輸電工程運行可靠性，從而提高整個交直流混合大電網(wǎng)的安全性。因此，建成以清潔化的具備接納大規(guī)模可再生能源電力能力和智能化為主要特征的下一代電網(wǎng)，將成為未來我國電網(wǎng)發(fā)展的趨勢和方向。
[0004] 由于地域和經(jīng)濟發(fā)展的影響，歐洲國家普遍面臨著供電走廊緊張、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)等重大問題，建設(shè)大規(guī)模直流電網(wǎng)有利于其能源的優(yōu)化配置，同時能夠解決由于大范圍風(fēng)電接入引起的系統(tǒng)安全隱患，因此其發(fā)展極為迅速。預(yù)計在10?20年時間內(nèi)，歐洲范圍內(nèi)將有望建成以柔性直流為基礎(chǔ)、主干網(wǎng)在500kV以上等級的、10GW以上的輸送容量為主的區(qū)域性直流電網(wǎng)。歐美國家在直流電網(wǎng)方面的研究開展已經(jīng)比較廣泛，并針對多個重點問題開始開展深入的研究。
[0005]未來10?20年內(nèi)，將是直流電網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的階段，也是直流電網(wǎng)建設(shè)的初級階段。而直流電網(wǎng)的建模仿真、運行控制、應(yīng)用規(guī)劃等技術(shù)，是發(fā)展直流電網(wǎng)的基礎(chǔ)，這些技術(shù)的研究和開發(fā)都需要基于一定應(yīng)用場合下的直流電網(wǎng)模型開展。
[0006]直流電網(wǎng)通用模型可用于直流電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)運行特性、直流電網(wǎng)的控制與保護策略等一系列研究，建立直流電網(wǎng)通用模型可為直流電網(wǎng)領(lǐng)域的科研工作者提供統(tǒng)一的研究平臺，使得不同國家、不同研究機構(gòu)的相關(guān)研究成果可以完全共享、互做參照且具有可比性，從而推進直流電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型的標準化，為直流電網(wǎng)的系統(tǒng)研究提供指導(dǎo)， 促進直流電網(wǎng)運行準則的制訂。此外，直流電網(wǎng)在不同應(yīng)用場合下的拓撲結(jié)構(gòu)、電壓等級、 運行特性均存在較大差異，而目前尚無能夠滿足不同應(yīng)用場合應(yīng)用研究的直流電網(wǎng)通用模型，研究人員基于各自不同的直流電網(wǎng)模型開展相同的研究會得到不同的結(jié)果，使得不同的研究結(jié)果缺乏對比依據(jù)，難于比較且無法共享，這對直流電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)成果的形成帶來很大困難。因此，建立一個具有廣泛適用性的直流電網(wǎng)通用模型作為統(tǒng)一的研究和測試平臺，對于直流電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究和標準化具有十分重要的意義。
[0007]直流電網(wǎng)通用模型的主要特點需求如下:
[0008]1、具有廣泛的適用性。直流電網(wǎng)通用模型應(yīng)包含直流電網(wǎng)的不同應(yīng)用場合，例如陸地新能源及儲能并網(wǎng)、遠距離大功率傳輸、海上風(fēng)電送出、改善多饋入?yún)^(qū)域常規(guī)直流輸電換相失敗問題、混合直流電網(wǎng)以及大型城市供電等，以滿足直流電網(wǎng)在不同場合研究的需要；
[0009]2、直流電壓等級的多樣性。由于直流電網(wǎng)需滿足不用場合的應(yīng)用需求，相應(yīng)的，直流電網(wǎng)通用模型根據(jù)不用應(yīng)用場合設(shè)計設(shè)定直流電壓等級；
[0010]3、各功能區(qū)域可靈活組合、規(guī)模適當。具有通用性的直流電網(wǎng)通用模型應(yīng)在保證代表不同應(yīng)用場合的功能區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、滿足應(yīng)用需求的情況下，具備功能區(qū)規(guī)模最小、節(jié)點數(shù)最少的特點，同時各功能區(qū)域可靈活組合。
[0011]4、系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)整，具有良好的通用性。模型的交直流電壓等級、線路長度、換流器容量、傳輸容量均可根據(jù)需要調(diào)整，使得模型具有良好的通用性。
[0012]然而，現(xiàn)有的直流電網(wǎng)測試模型僅針對海上風(fēng)電并網(wǎng)這一應(yīng)用背景設(shè)計的，難于應(yīng)用到陸地新能源及儲能并網(wǎng)、遠距離大功率傳輸、改善多饋入?yún)^(qū)域常規(guī)直流輸電換相失敗問題、混合直流電網(wǎng)以及大型城市供電等不同領(lǐng)域的研究。目前尚無適用于陸地新能源及儲能并網(wǎng)、遠距離大功率傳輸、海上風(fēng)電送出、改善多饋入?yún)^(qū)域常規(guī)直流輸電換相失敗問題、混合直流電網(wǎng)以及大型城市供電等其他應(yīng)用場合的直流電網(wǎng)通用模型。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種直流電網(wǎng)組合測試模型，該模型設(shè)計考慮了直流電網(wǎng)各種不同的應(yīng)用場合，符合直流電網(wǎng)的技術(shù)特點，各功能區(qū)域可靈活組合、規(guī)模適當，具備良好的通用性。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。
[0014]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0015]本發(fā)明提供一種直流電網(wǎng)組合測試模型，其改進之處在于，所述直流電網(wǎng)組合測試模型由直流子網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)組成，包括:陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端LCC直流系統(tǒng) DCS-B、小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D和點對點直流系統(tǒng) DCS-E ；
[0016]所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端 LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；
[0017]所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B、小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D和點對點直流系統(tǒng)DCS-E組成直流電網(wǎng)組合測試模型的主模型DCS-M。
[0018]進一步地，所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A包括VSC換流站A1、A2、A3和A4、公共 VSC換流站El、DC/DC變換器、帶儲能風(fēng)機和風(fēng)機，所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A的直流電壓等級為±400kV，用于研究直流電網(wǎng)在大型風(fēng)、水、火資源打捆送出戰(zhàn)略發(fā)展計劃中的應(yīng)用；公共VSC換流站E1以及VSC換流站A1、A2和A3均通過直流線路依次連接；所述VSC 換流站A4通過直流線路分別與VSC換流站A2和A3連接；所述VSC換流站A1和A3均配置有帶儲能風(fēng)機；所述VSC換流站A2和A3均配置有風(fēng)機；所述DC/DC變換器通過直流線路與 VSC換流站A4連接且位于在陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B之間。
[0019]進一步地，所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B包括LCC換流站B1、B2、B3和B4、光伏電源和交流電源；所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B的典型直流電壓等級為±800kV，用于研究多饋入?yún)^(qū)域形成多端LCC直流系統(tǒng)的可行性及其在改善常規(guī)直流輸電換相失敗問題中的應(yīng)用；
[0020]所述LCC換流站Bl、B2、B3和B4通過直流線路依次連接；點對點直流系統(tǒng)DCS-E 中的VSC換流站E2和光伏電源均與所述LCC換流站B1連接；所述交流電源與LCC換流站 B4連接；
[0021]所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B為負荷區(qū)和多饋入、多落點區(qū)域的多端LCC-HVDC直流組網(wǎng)區(qū)。
[0022]進一步地，所述小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C包括VSC換流站C1、C2、C3和C5、 兩個DC/DC變換器和直流光伏發(fā)電站；所述小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的典型直流電壓等級為±100kV和±200kV，用于研究直流電網(wǎng)在小型水電、風(fēng)電和光伏分布式能源以及直流負荷接入領(lǐng)域的應(yīng)用；
[0023]所述VSC換流站Cl、C2和C3通過直流線路依次連接后均與交流系統(tǒng)C4連接；其中一個DC/DC變換器與VSC換流站C1通過直流線路連接；另一個DC/DC變換器與VSC換流站C5通過直流線路連接；所述光伏發(fā)電站與交流系統(tǒng)C4連接；
[0024]所述小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C為負荷區(qū)和匯集分布式發(fā)電和直流負荷的直流配電組網(wǎng)區(qū)。
[0025]進一步地，所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D包括陸地或海上VSC換流站D1? D7、DC/DC變換器、海上直流風(fēng)機和海上交流風(fēng)機；所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D的典型直流電壓等級為±300kV和±500kV，用于研究直流電網(wǎng)在大型海上風(fēng)電匯集送至陸地負荷中心、孤島供電領(lǐng)域的應(yīng)用；
[0026]所述陸地或海上VSC換流站D1、D2、D6、D7、D4和D5通過直流線路依次連接；所述陸地或海上VSC換流站D3分別與陸地或海上VSC換流站Dl、D2和D4連接；所述DC/DC變換器與陸地或海上VSC換流站D1連接；所述海上交流風(fēng)機與陸地或海上VSC換流站D2連接；所述海上直流風(fēng)機與陸地或海上VSC換流站D4連接。
[0027]進一步地，所述點對點直流系統(tǒng)DCS-E包括通過直流線路連接的換流站E1和E2，其中換流站El和E2為VSC換流站或LCC換流站，所述點對點直流系統(tǒng)DCS-E的典型直流電壓為±400kV，用于研究點對點VSC-HVDC系統(tǒng)和點對點VSC-LCC混合直流系統(tǒng)；
[0028]所述換流站E1為陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和點對點直流系統(tǒng)DCS-E的公共換流站。
[0029]進一步地，VSC換流站是基于可關(guān)斷器件的電壓源型換流器；LCC換流站是基于半控型器件的電流源型換流器；所述VSC換流站和LCC換流站的主接線形式為單極或雙極形式。
[0030]進一步地，所述直流電網(wǎng)組合測試模型的主模型DCS-M包括陸地交流系統(tǒng):即交流系統(tǒng)B0和交流系統(tǒng)C0 ;
[0031]所述交流系統(tǒng)B0由母線Ba-B0, Ba-Bl，Ba_B2, Ba_E2和Ba-Dl以及交流線路組成，所述母線Ba-Bl，Ba-B2, Ba-E2和Ba-Dl通過交流線路均連接有換流站，母線Ba-B0是交流系統(tǒng)B0其余等值網(wǎng)絡(luò)的等效母線，即交流系統(tǒng)的松弛節(jié)點；所述交流系統(tǒng)C0由母線 Ba-El，Ba-B4, Ba-D2、Ba-C0、Ba-C2 和 Ba-C3 以及交流線路組成，所述母線 Ba-El，Ba-B4， Ba-D2、Ba-C2和Ba-C3通過交流線路均連接有換流站，所述母線Ba-C0是交流系統(tǒng)C0其余等值網(wǎng)絡(luò)的等效母線，即交流系統(tǒng)的松弛節(jié)點；所述交流系統(tǒng)B0和C0均接納海上和陸地風(fēng)力發(fā)電有功功率；主模型中未與交流系統(tǒng)B0和C0相連的獨立交流系統(tǒng)部分除了母線B〇-D4與交流負荷相連外，其余獨立交流系統(tǒng)分別與交流風(fēng)機、水電站、火電站電源相連 (其余獨立交流系統(tǒng)包括出3-41、83-42、83-43、83-44、83-(:1和8〇-01、8〇-02、8〇-03、04)。
[0032]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是:
[0033]本發(fā)明提供的直流電網(wǎng)組合測試模型的優(yōu)點如下:
[0034]1、具有廣泛的適用性。直流電網(wǎng)通用模型應(yīng)包含直流電網(wǎng)的不同應(yīng)用場合，例如陸地新能源及儲能并網(wǎng)、遠距離大功率傳輸、海上風(fēng)電送出、改善多饋入?yún)^(qū)域常規(guī)直流輸電換相失敗問題、混合直流電網(wǎng)以及大型城市供電等，以滿足直流電網(wǎng)在不同場合研究的需要；
[0035]2、直流電壓等級的多樣性。由于直流電網(wǎng)需滿足不用場合的應(yīng)用需求，相應(yīng)的，直流電網(wǎng)通用模型根據(jù)不用應(yīng)用場合設(shè)計設(shè)定直流電壓等級；
[0036]3、各功能區(qū)域可靈活組合、規(guī)模適當。具有通用性的直流電網(wǎng)通用模型應(yīng)在保證代表不同應(yīng)用場合的功能區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、滿足應(yīng)用需求的情況下，具備功能區(qū)規(guī)模最小、節(jié)點數(shù)最少的特點，同時各功能區(qū)域可靈活組合。
[0037]4、直流輸電系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)整，具有良好的通用性。模型的交直流電壓等級、線路長度、換流器容量、傳輸容量均可根據(jù)需要調(diào)整，使得模型具有良好的通用性。
[0038]為了上述以及相關(guān)的目的，一個或多個實施例包括后面將詳細說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個實施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細說明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實施例是要包括所有這些方面以及它們的等同?！靖綀D說明】
[0039]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0040]圖1是本發(fā)明實施例中直流電網(wǎng)組合測試模型設(shè)計框架圖；
[0041]圖2是本發(fā)明實施例中直流電網(wǎng)組合測試模型基本結(jié)構(gòu)圖；
[0042]圖3是本發(fā)明實施例中直流電網(wǎng)組合測試模型單線拓撲圖；其中:Ba—陸地交流母線；Bo—海上交流母線；Bm —單級直流母線；Bb—雙極直流母線；Cm —單級換流站；Cb— 雙極換流站；Cd — DC/DC變換器?！揪唧w實施方式】
[0043]以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。
[0044]本發(fā)明提供一種直流電網(wǎng)組合測試模型，如圖1所示，圖1是本發(fā)明實施例中直流電網(wǎng)組合測試模型設(shè)計框架圖，是包含點對點VSC直流系統(tǒng)、點對點LCC-VSC直流系統(tǒng)和大型陸地新能源直流電網(wǎng)、小型分布式新能源直流電網(wǎng)、海上風(fēng)電直流電網(wǎng)、多饋入?yún)^(qū)域LCC 直流電網(wǎng)、LCC-VSC混合直流電網(wǎng)、新能源直流電網(wǎng)等多種不同直流電網(wǎng)應(yīng)用場景，并通過直流電網(wǎng)實現(xiàn)區(qū)域互聯(lián)、用于直流輸配電關(guān)鍵技術(shù)及其可靠性研究的大型直流網(wǎng)絡(luò)模型， 可用于研究直流電網(wǎng)在陸地新能源及儲能并網(wǎng)、遠距離大功率傳輸、海上風(fēng)電送出、改善多饋入?yún)^(qū)域常規(guī)直流輸電換相失敗問題、LCC-HVDC和VSC-HVDC混合電網(wǎng)以及含分布式新能源和儲能的大型城市供電等不同場合中的應(yīng)用。
[0045]如圖2所示，圖2是本發(fā)明實施例中直流電網(wǎng)組合測試模型基本結(jié)構(gòu)圖；包括:陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B、小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D和點對點直流系統(tǒng)DCS-E ;所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端 LCC直流系統(tǒng)DCS-B和點對點直流系統(tǒng)DCS-E組成LCC-VSC混合直流電網(wǎng)DCS-H1 ;所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C組成新能源直流電網(wǎng)DCS-H2 ;所述LCC-VSC混合直流電網(wǎng)DCS-H1、新能源直流電網(wǎng)DCS-H2和海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D 組成直流電網(wǎng)組合測試模型的主模型DCS-M ;所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心。
[0046]7個區(qū)域即代表7種直流子網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng):2個中型直流電網(wǎng)DCS-H1和DCS-H2、4個小型直流電網(wǎng)DCS-A、DCS-B、DCS-C、DCS-D和一個點對點直流系統(tǒng)DCS-E。DCS-E中的換流站E1是公用換流站，可作為VSC換流站也可作為LCC換流站。直流電網(wǎng)組合測試模型單線拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，交流線路和直流線路均由單線表示。主模型DCS-M共包含20個換流站、6個DC/DC變換器、換流站之間直流線路和換流站與直流風(fēng)機之間直流線路、交流母線上的交流線路和2個交流等值母線即松弛節(jié)點(Ba-BO和Ba-CO)，6個直流電壓等級。主模型DCS-M所包含的7個功能區(qū)可代表8個不同的直流電網(wǎng)應(yīng)用場合，具體介紹如下:
[0047]1、陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D均通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC 直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心。
[0048]陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A包括5個VSC換流站Al、A2、A3和A、和公共換流站 El、DC/DC變換器、帶儲能風(fēng)機和風(fēng)機，所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A的直流電壓等級為 ±400kV，用于研究直流電網(wǎng)在我國西部地區(qū)大型風(fēng)、水、火資源打捆送出戰(zhàn)略發(fā)展計劃中的應(yīng)用；公共VSC換流站E1以及VSC換流站Al、A2和A3均通過直流線路依次連接；所述 VSC換流站A4通過直流線路分別與VSC換流站A2和A3連接；所述VSC換流站A1和A3均配置有帶儲能風(fēng)機；所述VSC換流站A2和A3均配置有風(fēng)機；所述DC/DC變換器通過直流線路與VSC換流站A4連接且位于在陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B 之間。
[0049]2、多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B包括LCC換流站Bl、B2、B3和B4、光伏電源和交流電源；所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B的典型直流電壓等級為±800kV，用于研究我國東部多饋入?yún)^(qū)域形成多端LCC直流系統(tǒng)的可行性及其在改善常規(guī)直流輸電換相失敗問題中的應(yīng)用；
[0050]所述LCC換流站Bl、B2、B3和B4通過直流線路依次連接；點對點直流系統(tǒng)DCS-E 中的VSC換流站E2和光伏電源均與所述LCC換流站B1連接；所述交流電源與LCC換流站 B4連接；
[0051]所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B為負荷區(qū)和多饋入、多落點區(qū)域的多端LCC-HVDC直流組網(wǎng)區(qū)。
[0052]3、小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C包括VSC換流站Cl、C2、C3和C5、兩個DC/DC 變換器和直流光伏發(fā)電站；所述小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的典型直流電壓等級為 ± 100kV和± 200kV，用于研究直流電網(wǎng)在小型水電、風(fēng)電和光伏分布式能源以及直流負荷接入領(lǐng)域的應(yīng)用；所述VSC換流站Cl、C2和C3通過直流線路依次連接后均與交流系統(tǒng)C4 連接；其中一個DC/DC變換器與VSC換流站C1通過直流線路連接；另一個DC/DC變換器與 VSC換流站C5通過直流線路連接；所述光伏發(fā)電站與交流系統(tǒng)C4連接；所述小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C為負荷區(qū)和匯集分布式發(fā)電和直流負荷的直流配電組網(wǎng)區(qū)。。
[0053]4、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D包括陸地或海上VSC換流站D1?D7、DC/DC變換器、海上直流風(fēng)機和海上交流風(fēng)機；所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D的典型直流電壓等級為±300kV和±500kV，用于研究直流電網(wǎng)在大型海上風(fēng)電匯集送至陸地負荷中心、孤島等供電領(lǐng)域的應(yīng)用；
[0054]所述陸地或海上VSC換流站D1、D2、D6、D7、D4和D5通過直流線路依次連接；所述陸地或海上VSC換流站D3分別與陸地或海上VSC換流站Dl、D2和D4連接；所述DC/DC變換器與陸地或海上VSC換流站D1連接；所述海上交流風(fēng)機與陸地或海上VSC換流站D2連接；所述海上直流風(fēng)機與陸地或海上VSC換流站D4連接。
[0055]5、點對點直流系統(tǒng)DCS-E包括通過直流線路連接的換流站E1和E2,其中換流站El和E2為VSC或LCC換流站，所述點對點直流系統(tǒng)DCS-E的典型直流電壓為±400kV，用于研究點對點VSC-HVDC系統(tǒng)和點對點VSC-LCC混合直流系統(tǒng)；
[0056]所述換流站E1為陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和點對點直流系統(tǒng)DCS-E的公共換流站。
[0057]6、所述直流電網(wǎng)通用模型的主模型DCS-M各功能區(qū)連接方式如下:DCS-M的左上角為陸地新能源直流電網(wǎng)(A區(qū))，右下角主要為海上風(fēng)力發(fā)電直流集群系統(tǒng)(D區(qū))。此兩大能源發(fā)電直流集群系統(tǒng)以大容量遠距離的方式，分別經(jīng)高壓直流和高壓交流輸電線將電能輸送到右上角(B區(qū))和左下角(C區(qū))的負荷中心。A區(qū)是通過一條Ba-E2至Ba-E0的交流輸電通道和一條Bb-A4s至Bb-B4的直流輸電通道向B區(qū)輸電，另外A區(qū)還通過一條 Ba-El至Ba-C0的交流輸電通道和一條Bb-A3至Bb-Cl的直流輸電通道向C區(qū)輸電；D區(qū)是通過3條交流輸電通道(Ba-Dl分別至Ba-B2、Ba-B0和Ba-B3)和一條Bm-D6s至Bb-B2 的直流輸電通道向B區(qū)輸電，另外D區(qū)還通過一條Ba-D2至Ba-C3的交流輸電通道和一條 Bm-D7至Bm-C2s的直流輸電通道向C區(qū)輸電。B區(qū)既是負荷區(qū)也是多饋入、多落點區(qū)域的多端LCC-HVDC直流組網(wǎng)區(qū)。同樣，C區(qū)既是負荷區(qū)也是匯集分布式發(fā)電和直流負荷的直流配電組網(wǎng)區(qū)。
[0058]所述直流電網(wǎng)通用模型的主模型DCS-M包含兩個大型陸地交流系統(tǒng):即位于 DCS-M右上角的交流系統(tǒng)B0和位于DCS-M中部的交流系統(tǒng)C0。交流系統(tǒng)B0由5條母線 (Ba-B0, Ba-Bl，Ba-B2, Ba-E2和Ba-Dl)和交流線路組成，除Ba-B0母線外，其余4條母線各連接1個換流站，母線Ba-B0是交流系統(tǒng)B0其余等值網(wǎng)絡(luò)(Grid equivalents)的等效母線，即系統(tǒng)松弛節(jié)點B0 ;交流系統(tǒng)C0由6條母線(Ba-E 1，Ba-B4，Ba-D2、Ba-C0、Ba-C2和 Ba-C3)和交流線路組成，除Ba-CO母線外，其余5條母線各連接1個換流站，母線Ba-CO是交流系統(tǒng)C0其余等值網(wǎng)絡(luò)(Grid equivalents)的等效母線，S卩交流系統(tǒng)松弛節(jié)點C0。交流系統(tǒng)B0和C0均以接納海上和陸地風(fēng)力發(fā)電有功功率為主。主模型中未與交流系統(tǒng)B0 和C0相連的獨立交流系統(tǒng)部分除了母線B〇-D4與交流負荷相連外，其余獨立交流系統(tǒng)分別與交流風(fēng)機、水電站、火電站等電源相連。
[0059]所述直流電網(wǎng)組合測試模型中的換流器拓撲結(jié)構(gòu)包含基于可關(guān)斷器件的電壓源型換流器(VSC)和基于半控型器件的電流源型換流器(LCC)兩種，換流站主接線形式可為單極或雙極。
[0060]所述直流電網(wǎng)組合測試模型由不同的功能區(qū)組合而成，包含各種不同的電壓等級，可用于不同應(yīng)用場合下直流電網(wǎng)的相關(guān)研究。
[0061]所述直流電網(wǎng)組合測試模型的另外一種有利特點是，其中的換流器可以選擇VSC 或LCC，所包含功能區(qū)的組合方式和線路長度、電壓等級、換流站容量等參數(shù)均可根據(jù)需要進行調(diào)整。
[0062]本發(fā)明提供的一種直流電網(wǎng)組合測試模型，考慮了直流電網(wǎng)在不用場合中的應(yīng)用，具有直流電壓等級的多樣性以滿足不用應(yīng)用場合的需求，具備直流電網(wǎng)的基本特征，且各功能區(qū)域可靈活組合、規(guī)模適當，具備良好的通用性。
[0063]應(yīng)該明白，公開的過程中的步驟的特定順序或?qū)哟问鞘纠苑椒ǖ膶嵗??；谠O(shè)計偏好，應(yīng)該理解，過程中的步驟的特定順序或?qū)哟慰梢栽诓幻撾x本公開的保護范圍的情況下得到重新安排。所附的方法權(quán)利要求以示例性的順序給出了各種步驟的要素，并且不是要限于所述的特定順序或?qū)哟巍?br>[0064]在上述的詳細描述中，各種特征一起組合在單個的實施方案中，以簡化本公開。不應(yīng)該將這種公開方法解釋為反映了這樣的意圖，即，所要求保護的主題的實施方案需要清楚地在每個權(quán)利要求中所陳述的特征更多的特征。相反，如所附的權(quán)利要求書所反映的那樣，本發(fā)明處于比所公開的單個實施方案的全部特征少的狀態(tài)。因此，所附的權(quán)利要求書特此清楚地被并入詳細描述中，其中每項權(quán)利要求獨自作為本發(fā)明單獨的優(yōu)選實施方案。
[0065]上文的描述包括一個或多個實施例的舉例。當然，為了描述上述實施例而描述部件或方法的所有可能的結(jié)合是不可能的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，各個實施例可以做進一步的組合和排列。因此，本文中描述的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書的保護范圍內(nèi)的所有這樣的改變、修改和變型。此外，就說明書或權(quán)利要求書中使用的術(shù)語 “包含”，該詞的涵蓋方式類似于術(shù)語“包括”，就如同“包括，”在權(quán)利要求中用作銜接詞所解釋的那樣。此外，使用在權(quán)利要求書的說明書中的任何一個術(shù)語“或者”是要表示“非排它性的或者”。
[0066]最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述直流電網(wǎng)組合測試模型由直流子網(wǎng) 絡(luò)或系統(tǒng)組成，包括:陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B、小型分布式能 源直流電網(wǎng)DCS-C、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D和點對點直流系統(tǒng)DCS-E ;所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送 到多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；所述海上風(fēng)電 VSC直流電網(wǎng)DCS-D通過高壓直流輸電線和高壓交流輸電線將電能輸送到多端LCC直流系 統(tǒng)DCS-B和小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的負荷中心；所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A、多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B、小型分布式能源直流電網(wǎng) DCS-C、海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D和點對點直流系統(tǒng)DCS-E組成直流電網(wǎng)組合測試模型 的主模型DCS-M。2.如權(quán)利要求1所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述陸地新能源直流電 網(wǎng)DCS-A包括VSC換流站Al、A2、A3和A4、公共VSC換流站El、DC/DC變換器、帶儲能風(fēng)機 和風(fēng)機，所述陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A的直流電壓等級為±400kV，用于研究直流電網(wǎng)在 大型風(fēng)、水、火資源打捆送出戰(zhàn)略發(fā)展計劃中的應(yīng)用；公共VSC換流站E1以及VSC換流站Al、A2和A3均通過直流線路依次連接；所述VSC 換流站A4通過直流線路分別與VSC換流站A2和A3連接；所述VSC換流站A1和A3配置有 帶儲能風(fēng)機；所述VSC換流站A2和A3配置有風(fēng)機；所述DC/DC變換器通過直流線路與VSC 換流站A4連接且位于在陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B之間。3.如權(quán)利要求1所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述多端LCC直流系統(tǒng) DCS-B包括LCC換流站B1、B2、B3和B4、光伏電源和交流電源；所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B 的典型直流電壓等級為±800kV，用于研究多饋入?yún)^(qū)域形成多端LCC直流系統(tǒng)的可行性及 其在改善常規(guī)直流輸電換相失敗問題中的應(yīng)用；所述LCC換流站B1、B2、B3和B4通過直流線路依次連接；點對點直流系統(tǒng)DCS-E中的 VSC換流站E2和光伏電源均與所述LCC換流站B1連接；所述交流電源與LCC換流站B4連 接；所述多端LCC直流系統(tǒng)DCS-B為負荷區(qū)和多饋入、多落點區(qū)域的多端LCC-HVDC直流組 網(wǎng)區(qū)。4.如權(quán)利要求1所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述小型分布式能源直 流電網(wǎng)DCS-C包括VSC換流站C1、C2、C3和C5、兩個DC/DC變換器和直流光伏發(fā)電站；所述 小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C的典型直流電壓等級為±100kV和±200kV，用于研究直流 電網(wǎng)在小型水電、風(fēng)電和光伏分布式能源以及直流負荷接入領(lǐng)域的應(yīng)用；所述VSC換流站Cl、C2和C3通過直流線路依次連接后均與交流系統(tǒng)C4連接；其中一 個DC/DC變換器與VSC換流站C1通過直流線路連接；另一個DC/DC變換器與VSC換流站C5 通過直流線路連接；所述光伏發(fā)電站與交流系統(tǒng)C4連接；所述小型分布式能源直流電網(wǎng)DCS-C為負荷區(qū)和匯集分布式發(fā)電和直流負荷的直流 配電組網(wǎng)區(qū)。5.如權(quán)利要求1所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述海上風(fēng)電VSC直流電 網(wǎng)DCS-D包括陸地或海上VSC換流站D1?D7、DC/DC變換器、海上直流風(fēng)機和海上交流風(fēng) 機；所述海上風(fēng)電VSC直流電網(wǎng)DCS-D的典型直流電壓等級為±300kV和±500kV，用于研究直流電網(wǎng)在大型海上風(fēng)電匯集送至陸地負荷中心、孤島供電領(lǐng)域的應(yīng)用；所述陸地或海上VSC換流站D1、D2、D6、D7、D4和D5通過直流線路依次連接；所述陸地 或海上VSC換流站D3分別與陸地或海上VSC換流站Dl、D2和D4連接；所述DC/DC變換器 與陸地或海上VSC換流站D1連接；所述海上交流風(fēng)機與陸地或海上VSC換流站D2連接；所 述海上直流風(fēng)機與陸地或海上VSC換流站D4連接。6.如權(quán)利要求1所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述點對點直流系統(tǒng) DCS-E包括通過直流線路連接的換流站E1和E2,其中換流站E1和E2為VSC換流站或LCC 換流站，所述點對點直流系統(tǒng)DCS-E的典型直流電壓為± 400kV，用于研究點對點VSC-HVDC 系統(tǒng)和點對點VSC-LCC混合直流系統(tǒng)；所述換流站E1為陸地新能源直流電網(wǎng)DCS-A和點對點直流系統(tǒng)DCS-E的公共換流站。7.如權(quán)利要求2-6中任一項所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，VSC換流站是 基于可關(guān)斷器件的電壓源型換流器；LCC換流站是基于半控型器件的電流源型換流器；所 述VSC換流站和LCC換流站的主接線形式為單極或雙極形式。8.如權(quán)利要求1所述的直流電網(wǎng)組合測試模型，其特征在于，所述直流電網(wǎng)組合測試 模型的主模型DCS-M包括陸地交流系統(tǒng):即交流系統(tǒng)B0和交流系統(tǒng)C0 ;所述交流系統(tǒng)B0由母線Ba-BO, Ba-Bl，Ba-B2, Ba-E2和Ba-Dl以及交流線路組成，所 述母線Ba-Bl，Ba-B2, Ba-E2和Ba-Dl通過交流線路均連接有換流站，母線Ba-BO是交流系 統(tǒng)B0其余等值網(wǎng)絡(luò)的等效母線，即交流系統(tǒng)的松弛節(jié)點；所述交流系統(tǒng)C0由母線Ba-El， Ba-B4, Ba-D2、Ba-CO、Ba-C2 和 Ba-C3 以及交流線路組成，所述母線 Ba-El，Ba-B4, Ba-D2、 Ba-C2和Ba-C3通過交流線路分別連接有換流站，所述母線Ba-CO是交流系統(tǒng)CO其余等值 網(wǎng)絡(luò)的等效母線，即交流系統(tǒng)的松弛節(jié)點；所述交流系統(tǒng)B0和C0均接納海上和陸地風(fēng)力 發(fā)電有功功率；主模型DCS-M中未與交流系統(tǒng)B0和C0相連的獨立交流系統(tǒng)部分除了母線 B〇-D4與交流負荷相連外，其余獨立交流系統(tǒng)分別與交流風(fēng)機、水電站和火電站電源相連。
【文檔編號】H02J3/36GK105990831SQ201510061875
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】安婷, 湯廣福, 賀之淵, 吳亞楠, 龐輝, 楊杰, 孔明, 韓叢達
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國網(wǎng)安徽省電力公司