110kV
受端交 流电网
南澳多端柔性直流工程示意图
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VSC-MTDC发展现状
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舟山多端柔性直流输电工程 系统参数： 端数：5端 直流电压：± 200 kV 额定容量：400MW 拓扑结构：放射式并联型 换流器类型：MMC 主要用途：海岛供电 2014年7月4日，由国家电网公司建设的舟山多端柔性直 流输电示范工程正式投运。它是世界首个五端柔性直流输电 工程，同时也是目前世界上已投运的端数最多、同级电压中 容量最大、运行最复杂的海岛供电网络。
VSC1 VSC3 VSC2
VSC4
VSC1 VSC3 VSC5
VSC5
VSC2 VSC4
（a）串并联式
（b）并串联式
混联型VSC-MTDC输电系统结合了并联和串联的优点，可用于多 个风电场并网。
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VSC-MTDC输电技术概述
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. VSC-MTDC输电系统控制原则
VSC-MTDC 输电系统的各 VSC 均可独立控制有功功率和无功功率，因 此其控制模式分为有功类控制和无功类控制两大类。每一个 VSC 必 须同时在有功功率类控制和无功功率类控制中各选一种物理量进行 控制，并且必须要保证系统内至少有一端控制直流侧电压。 VSC的有功控制和无功控制类型： 定有功功率控制 有功功率 类控制 定直流电压控制 定频率控制 无功功率 类控制
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VSC-MTDC发展现状
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VSC-MTDC的建模仿真研究 VSC-MTDC输电系统的建模仿真研究，是深入研究和分析多端柔 性直流输电系统的工作机理、特性、以及提高系统控制性能的基础 和必要手段。在这方面已经有了很多研究，主要集中在换流器自身 的详细建模、两端VSC-HVDC的建模仿真分析等方面。而对于VSCMTDC输电系统的动态建模和仿真平台研究相对较少。
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VSC-MTDC发展现状
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[2] Bucher M K, Wiget R, Andersson G, et al. Multi-terminal HVDC networks—what is the preferred topology?[J]. IEEE Transactions on Power Delivery . 2014, 29(1): 406-413. 文献[2]指出在评价拓扑结构时必须要考虑稳态损耗和故障电流两 个方面的影响。 [3]文劲宇, 陈霞, 姚美齐, 等. 适用于海上风场并网的混合多端直流输 电技术研究[J]. 电力系统保护与控制, 2013, 41(2): 55-61. 文献[3]针对海上风电并网的需求，提出了采用VSC换流器连接海 上风场和弱受端交流系统，LCC换流器连接较强交流系统的混合多 端直流输电系统拓扑结构，并对一个混合5端直流输电系统进行了详 细研究。
2
VSC-MTDC发展现状
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[2] Liu S, Xu Z, Hua W, et al. Electromechanical transient modeling of modular multilevel converter based multi-terminal HVDC systems[J]. Power Systems, IEEE Transactions on, 2014, 29(1): 72-83. 文献[2] 提出了适用于大规模MMC-MTDC仿真的MMC机电暂态 模型。同时还分别建立了MMC交流侧、d-q双轴控制系统和MMC直 流侧的详细机电暂态模型等。 [3] Cole S, Bccrtcn J, Bclmans R. Generalized dynamic VSC MTDC model for power system stability studies [J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2010, 25(3): 1655-1662.
至芦潮港 110kV交流 220kV交流 ± 220kV柔性直流 ± 50kV传统直流 宁波 电网 舟山电网 岱山岛 衢山岛 洋山岛 泗礁岛
舟山多端柔性直流工程示意图
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VSC-MTDC发展现状
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2. 国外VSC-MTDC工程实例
北美Tres Amigas超导体输电工程
北美Tres Amigas超导体输电工程是目前在建最大的三端柔 性直流输电工程，用来连接美国东部互联电网、西部互联电网 和德克萨斯电网3个大电网，如图所示。
. 文献[3] 提出了一种通用型的VSC-MTDC输电系统动态模型，该 模型中包含了详细的换流器及其控制器数学方程、直流线路方程以 及交直流耦合方程。该模型允许增加或减少换流器及直流线路，因 此可以适用于各种拓扑结构的VSC-MTDC输电系统。
VSC控 制模式
定无功功率控制
定交流电压控制
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VSC-MTDC输电技术概述
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VSC的有功控制和无功控制原则：
定有功功 率控制 对于交流侧为有源系统，非定直 流电压控制的 VSC 一般会采用有 功功率控制模式。 正常运行时，VSC-MTDC 输电系统 必须保证有一个 VSC 作为主导换 流站，采用定直流侧电压控制。 处于孤岛供电区域或者承担局部 电网调频任务的 VSC 就应该采用 定频率控制模式。 正常运行情况下，各 VSC 的无功 类控制均可以选择定交流无功功 率控制。 处于孤岛供电区域或者承担局部 电网调频任务的 VSC 就应该采用 定交流电压控制模式。
瑞典 - 挪威的西 南三端柔性直 流输电工程
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VSC-MTDC发展现状
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3. VSC-MTDC研究现状
VSC-MTDC的拓扑结构分析 VSC-MTDC系统的拓扑结构直接关系到其控制策略的可靠性和实 用性。目前关于VSC-MTDC输电系统的拓扑结构研究主要集中在拓扑 结构的设计和对比分析方面，而对VSC-MTDC输电网络可靠性和经济 性方面的研究却很少。
汇报人：胡益
--2015年**月**日--
报告提纲
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1.VSC-MTDC输电技术概述
2.VSC-MTDC发展现状
3.VSC-MTDC输电技术的应用前景
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VSC-MTDC输电技术概述
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1. VSC-MTDC输电系统拓扑结构
并联VSC-MTDC输电系统拓扑结构：
VSC2 VSC1
VSC1 VSC3
VSC3
VSC2
VSC4
（a）放射式
（b）环网式
并联型VSC-MTDC输电系统常用与新能源并网、孤岛供电、系统 互联等方面，是目前使用最多的VSC-MTDC拓扑结构。
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VSC-MTDC输电技术概述
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串联VSC-MTDC输电系统拓扑结构：
VSC2 VSC1
VSC3
串联型VSC-MTDC 输电系统适用于低压 系统组合成高压直流 系统的场合，如风电 场并网等，目前使用 较少。
参考文献：
[1]梁君君,夏成军,李创煌,陈瑜丰,陈中飞. 基于MMC的三端柔性直 流输电系统建模与仿真[J]. 电网与清洁能源,2014,12:78-83+90. 文献[1]详细的研究了基于MMC的三端柔性直流输电系统的结构、 原理及控制策略，并且在PSCAD仿真平台搭建了基于MMC的三端柔 性直流输电系统模型。
北美Tres Amigas超导体输电工程示意图
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VSC-MTDC发展现状
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该超级电力中转站的设计输电容量预计达5GW，直流电压 等级为345kV，共占地约58km2。3个AC/DC换流站均采用VSC， 在每个换流站内还安装有大型电能存储设备，除作备用外， 还可以用来平衡相连交流系统中的间歇性能源发电及向系统 提供辅助服务。该项目预计2016年投运，建成后将进一步促 进北美的电网互联及现有3个互联电网内的交流高压网络建 设。
有功类 控制
定直流电 压控制 定频率 控制 定无功功 率控制 定交流电 压控制
无功类 控制
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VSC-MTDC发展现状
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1. 国内VSC-MTDC工程实例
南澳多端柔性直流输电工程 系统参数： 端数：3端 直流电压：± 160 kV 额定容量：200MW 拓扑结构：放射式并联型 换流器类型：MMC 主要用途：风电并网 2013年12月25日，南方电网公司建设的世界第一个多端 柔性直流输电示范工程。
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VSC-MTDC发展现状
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南澳工程分别在广东汕头南澳岛上的青澳、金牛各建设 一座换流站，在大陆澄海区建设一座换流站，三个站容量分 别为5万千瓦、15万千瓦和20万千瓦，建设直流电缆混合输 电线路40.7公里。其示意图如下：
110kV ± 160kV直流线路 风电场 溯城站 200MW 金牛站150MW （含远期塔屿） 110kV 风电场 青澳站 50MW
并、串联VSC-MTDC输电系统的优缺点比较：
比较项目 调节灵活度 故障恢复能力 系统绝缘配合 扩建灵活性 并联型VSC-MTDC 较大 较快 较容易 较容易 串联型VSC-MTDC 较小 较慢 较复杂 较复杂
功率损耗
较小
较大
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VSC-MTDC输电技术概述
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混联VSC-MTDC输电系统拓扑结构：
参考文献：
[1]吴瀚俊,刘海涛. 大型风电基地多端VSC-HVDC系统综述[J]. 南 京工程学院学报(自然科学版),2014,04:16-21. 文献[1]针对大型风电场并网的多端柔性直流输电系统拓扑结构问 题进行了详细的讨论，综合经济性和技术性两方面的分析，对比了 点到点式拓扑、环形拓扑、星形拓扑以及星形-中心环形拓扑等拓扑 结构的优缺点，认为大型风电基地应该选择星型 -中心环型拓扑结构。
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VSC-MTDC发展现状
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瑞典-挪威的South-West Scheme三端柔性直流输电工程 瑞典国家电网公司在瑞典南部启动了“南西柔性直流工程”， 该工程主要用于大容量输电。在Oslo、Barkeryd、Hurva这3地各建 2 个换流站，为保证运行可靠，该工程采用两条独立的线路，每条 直流线路传输容量为720MW，直流电压等级为±300kV，该柔性直流 工程计划的输电总量为1440MW，预计在2016年投入运行。其结构如 图所示。