构网控制和柔直输电技术未来发展

丰中国南方电网在SEPRI南方电网科学研究院的研讨会上，重点探讨了构网控制和柔直输电技术的未来发展。主要议题围绕具有构网能力的网接变流器的需求、现有控制策略、构网控制器的发展历史、功率同步控制及其在故障穿越中的应用、以及柔直连接高阻抗弱系统的挑战与解决方案。

构网和跟网型控制

• 构网控制器：具备与同步发电机类似特性的控制器，通过产生交流电压构建电网，其应用范围取决于系统需求。存在多种构网控制器设计，各有优缺点，但尚未出现最优方案。
• 跟网型控制器：主要通过与电网同步来控制变流器，适用于电网支撑能力不足的场景。简化的控制结构和设计仍在研究中。

中国南方电网构网控制器发展

• 从1986年开始，构网控制器经历了多个发展阶段，包括适应不同应用场景的控制器设计，如UPS、单相低压电网等。
• 随着技术进步，构网控制器逐渐融入新能源发电系统，与传统同步发电机功能互补。

功率同步控制与故障穿越

• 功率同步控制：通过模拟发电机的摇摆公式，实现对系统电压的直接支撑，同时更自然地模拟同步机的虚拟阻抗、惯性和阻尼特性。
• 在新能源占比增加的新型电力系统中，具有构网能力的网接变流器能够替代同步发电机的功能，并具备故障穿越能力，确保系统稳定运行。

弱交流系统定义与柔直连接

• 弱交流系统：指等效阻抗相对于直流系统的高，导致短路比降低。此类系统通常要求较高的等效惯量以维持稳定性。
• 对于柔直连接高阻抗弱系统，采用多变量反馈控制架构，结合雅克比矩阵建模方法，优化控制器设计，以提高响应速度和稳定性。

柔直连接高阻抗弱系统的限制

• 交流雅克比矩阵的零点和直流雅克比矩阵的极点对控制器设计至关重要，随着柔直传输功率增加和线路长度延长，这些参数的影响将直接影响系统稳定性。

构网柔直应用案例

• 使用功率同步控制的柔直系统在连接极弱交流系统时表现出色，能提供直接的电压支撑，不依赖于特定的短路比要求，适合于复杂电网环境下的互连。

结论

丰中国南方电网正积极研究和应用先进的构网控制和柔直输电技术，以应对未来电网的挑战，包括但不限于新能源接入、电网稳定性、以及复杂电网环境下的高效运行。通过不断的技术创新和优化，旨在提升电网的灵活性、可靠性和效率。