文献检索与利用课程报告.docx

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《文献检索与利用》

专业知识课程报告

学院

工学院专业13级电气工程及其自动化学号2013099058姓名杨武

一、选题简介

1.1课题名称：

柔性直流输电技术在城市电网的应用

2.2选题原因：

我是一名电气工程系的学生，一般在毕业之后参加的工作就是与电相关的工作。

随着社会的发展，人们生活的任何领域几乎都离不开电，柔性直流输电技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案,因此研究柔性直流输电技术在城市电网中的应用具有重要意义。

选题目的：

希望通过该研究可以增加我对所学专业的理解与认识，同时增加我对这一专业学习的兴趣。

1.3检索目标：

现状，研究机构，最新成果，

1.4检索过程所遇问题：

由于文献资料涉及学科范围广，使得归纳

（1）主题:

柔性直流输电技术在城市电网的应用

（2）检索词：

直流输电；

（3）相关英文词：

directcurrenttransmission;三、检索结果及分析：

（1）CNKI数据库检索结果：

分析：

输入检索词，如上表，这些都是关于直流输电在社会各个

方面，各项技术上的应用，信息量庞大，内容齐全，能够检索到所需要的信息。

三、资料阅读（挑几篇重要的）

3.1关于交、直流输电系统相互影响的两个基本问题[J].周达山.华中电力.1993（S2）摘要：

针对三峡等水电远距离HVDC送电至东部电网的共同特点,认为在交、直流系统无功交换控制原则上,应在保证谐波要求前提下,尽量利用邻近电站的无功及电压调节能力;特别要防止直流小负荷时加大α吸收滤波器过剩无功,造成直流系统电磁环境严重恶化。

讨论了利用HVDC调制改善交流系统性能的前提、适用范围及交流系统强弱对HVDC选择基本调节方式的影响。

3.2直流输电技术在我国电网发展中的作用[A].李立浧.

摘要：

我国电网面临空前发展的局面。

由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点,因此在运、在建及规划建设中的直流输电工程已经和即将在西电东送、南北互供中承担主要送电任务,在未来全国联网中发挥重要作用。

做好直流输电的研究、规划和建设是今后一段时间我国电网发展的重要任务。

3.3柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].马为民

摘要：

柔性直流输电技术发展至今已经逐步走向成熟,尤其是在欧美地区,已经建成了数十条不同技术路线的柔性直流输电工程,积累了大量的工程经验。

而在我国,该技术多年来一直处于理论研究阶段,最近几年才刚刚开始大量兴建示范工程。

为给我国柔性直流技术的普及和工程应用提供参考,总结了国内外柔性直流输电的典型工程及技术应用现状。

梳理了柔性直流输电的原理、结构和技术特点,系统总结了该技术的演化发展和工程应用经验,分析了柔性直流特有的独立控制有功无功功率,无换相失败问题等优点,提出了受电压源型换流器元件制造水平及其拓扑结构的限制导致柔性直流输送容量小、成本高、故障承受能力较弱等问题。

结合我国能源发展战略和电网发展中遇到的问题,对柔性直流输电技术的应用领域以及未来电网的发展方向提出了一些具有积极意义的设想和建议。

3.4柔性直流输电在城市电网中的应用[J].张林山,杨晴,崔玉峰,王骏.云南电力技术2010（04）

摘要：

柔性直流技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案,因此研究柔性直流技术在城市电网中的应用具有重要意义。

文中介绍了柔性直流输电的基本原理、技术特点和应用领域,综述了柔性直流输电的国内外研

究及应用动态,探讨了柔性直流输电在城市电网中的应用前景。

3.5基于柔性直流输电技术的分布式发电在城市电网中的应用[J]..尹寿垚,翟毅,吴昊,季堃,宋鑫,杨启京江苏电机工程.2013（04）

摘要分布式发电是一种相对集中发电的分散发电方式。

城市电网是城市现代化建设的重要基础设施之一,是电力系统的主要负荷中心,具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。

轻型柔性直流输电技术是在电压源换流器（VSC）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）基础上开发出来的一种新型的输电技术。

文中对分布式发电在城市电网中的应用进行可行性分析,然后介绍了柔性直流输电技术及其在分布式能源并网中的应用,并给出2个实际工程,为基于柔性直流输电技术的分布式能源在城市电网供电相关工程提供参考。

四.资料汇总：

一、柔性直流输电概述

传统直流输电采用自然换相技术的电流源型换流器，与之相比，VSC-HVDC是一种以电压源换流器、可控关断器件和脉宽调制（PWM技术）为基础的新型直流输电技术。

这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。

另外，该输电技术能同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。

1.1VSC-HVDC原理柔性直流输电是一种基于VSC的直流输电技术。

换流站采用VSC结构，它由换流站、联接变压器、换流电抗器、交流滤波器和直流电容器等部分组成。

VSC-HVDC采用电压源换流器和PWM技术（主要为正弦脉宽调制（SPWM）和优化脉宽调制（OPWM）），由调制波与三角载波比较产生的触发脉冲，使VSC上下桥臂的开关管高频通断，则桥臂中点电压Uc在两个固定电压+Ud和－Ud之间快速切换,，Uc再经过电抗器滤波后变为网侧的交流电压Us。

有功功率的传输主要取决于δ，无功功率的传输主要取决于Uc，因此通过对δ的控制就可以控制直流电流的方向及输送有功功率的大小，通过控制Uc就可以控制VSC发出或吸收的无功功率。

从系统角度来看，VSC可以看成是个无转动惯量的发电机，几乎可以瞬时实现有功功率和无功功率的独立调节，实现四象限运行。

二、柔性直流输电的应用领域

2.1连接分散的小型发电厂为充分利用可再生能源及电力市场化的发展，己经或将会导致很多中小型电厂的产生。

我国具有丰富的水力资源和风力资源，由于分布广、规模小，随着电力市场的开放将出现大量的中小型电厂，为了保证电能质量，需要发电厂和电网具有足够的控制能力。

例如，为了提高风力发电效率，风力发电厂希望可以根据风力的情况不断地改变机组的运行条件（包括发电频率），采用常规交流系统进行输电，电能质量无法保证，采用VSC-HVDC系统可以很好地解决电厂的并网和电能质量问题（电压和无功

支持），并且可以方便地联接分散电源，运行控制方式灵活多变。

2.2替代区域性小电厂，向远距离负荷供电所谓远距离负荷指一些偏远的小城镇、村庄或岛屿等，其负荷从几个兆瓦到数百兆瓦。

由于其输电距离超出了交流输电技术性或经济性的可行范围，而其输电容量又达不到常规HVDC经济性范围，且常规HVDC不能向无源网络供电，所以为了给这些远距离负荷供电往往要在当地建立小型的机组。

这些小型机组不仅运营成本高，而且常常会破坏当地自然环境，且电能质量也难以保证。

测算表明修建一座燃煤火电厂与修建一条VSC-HVDC相比，在相同投资规模下，VSC-HVDC的等价距离为50km-60km。

由于VSC-HVDC可以向无源网络供电，且不受输电距离的限制，受端的VSC就相当于安装在当地的时间常数很小的发电机。

所以从技术的角度看VSC-HVDC是向远距离负荷供电的理想选择，而从经济的角度看，VSC-HVDC的经济输电范围为几个兆瓦到几百兆瓦，也完全符合要求。

从环境保护的角度看VSC-HVDC具有绝对的优势，由于采用了地埋式挤压成形的直流电缆，它对当地的生态环境没有任何影响，而且其换流站的占地面积大幅减少。

因此，VSC-HVDC的技术、经济及环保特性使其成为向偏远小负荷地区供电的一种近乎理想的选择。

2.3向用电量快速增长的大城市供电构筑直流配网人口密集的大型城市负荷增长迅速，但由于空间的限制，增加新的输电走廊代价很高，甚至根本不可能，因而必须尽可能地提高现有输电走廊的输电能力。

由于同样的输电走廊直流输电的输送能力是交流的1.5倍，且VSC-HVDC能同时且相互独立地控制有功功率和无功功率，消除有功环流，合理分配有功负荷，克服电压稳定性的制约，改善电能质量。

所以VSC-HVDC被认为是向用电量快速增长的大城市供电甚至构筑城市配网的一个理想的工具。

三、城市电网采用柔性直流输电相比传统输电方式的优势

3.1简化供电系统供电方式柔性直流输电采用电压全控型器件IGBT组成电压源换流器（VSC），其中IGBT电压等级可达3000V，容量可达1500kVA，具有高频开关特性（VSC）换流器能够通过器件控制开通和关断，在一个周期内通过驱动电路信号换相；接受电网电能时工作在整流状态，向电网回馈能源时候工作在无源逆变方式。

因为电压型器件，所以换流器不需要外加的换相电压，控制系统变得简单。

此外因此受端系统既可是无源网络也可是有源网络，可以灵活接入分布式电源、与异步交流电网互联，适合城市电网供配电相对近距离（20km～50km），容量（20MW～100MW）的输电场合。

3.2提高供电的可靠性利用脉宽调制（PWM）技术控制驱动电路的脉宽来调节系统输出的电压和电流获得近似正弦波，同时通过驱动电路的移相控制可以改变线路功率因数，因此柔性直流输电能够对有功和无功的独立解耦进行控制。

此时若多个VSC系统与直流输电网络的接入使得整个配电网络构成多端直流系统，而VSC系统能通过驱动电路控制，改变状态，联络拓扑中同级系统提供有功功率和无功功率，并且给出运行系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压，平衡点的电压和相位角，最终改变电网各母线节点的电

压幅值和相角，平衡支路的功率分布、网络的功率损耗。

此方法改善了电力系统的运行状态，增强了配电网的安全稳定运行、满足未来城市电网负荷的潮流分布特点，能够解决城市电网结构薄弱、短路电流偏大、动态无功补偿等问题，这样在技术方案上柔性直流输电优于交流输电和直流输电。

四、城市供电系统采用直流输电的可行性分析

4.1城市电网目前存在的问题由于城市电网的用电负荷增长十分迅猛，而城市负荷中心主力电厂建设不足，大量的电能需要由500kV和220kV线路进行远距离输送，导致城市电网供电能力不足、供电可靠性差、短路电流过大、电压支撑较弱等一系列问题，严重威胁着城市电网的安全稳定运行。

4.2城市电网短路电流过大随着城市负荷以及负荷密度不断增大，城市电网发展迅速，省会城市和沿海大城市已经基本建成了500kV和220kV的超高压外环网或C形网，110-220kV高压变电所已经广泛深入市区负荷中心。

电网结构不断发展完善，电网联系紧密。

在增强城市电网供电能力、提高电网的安全稳定水平的同时，又造成系统阻抗不断下降，各级电压的短路电流逐年增大，短路电流水平越来越高，不少城网已出现短路容量超过《城市电力网规划设计导则》中短路容量的限制，甚至超过了断路器的开断能力。

比如，目前北京、上海、广州等大城市的某些500kV和220kV变电站的短路电流水平已经超过50kA，甚至有的已经超过63kA，而且随着城市负荷的进一步增长，更会加剧短路电流超标问题。

因此，短路电流超标问题不仅制约了城市电网的运行灵活性，还对电网的安全运行构成了极大的威胁。

4.3城市负荷中心缺乏足够的电压支撑随着我国经济的持续快速发展，电力需求保持着强劲的增长势头，特别是城市负荷需求增长更加迅猛。

但是，在城市负荷中心因受土地资源、水资源、输电走廊、环境保护和高额投资等因素，限制了建立新电源的可能性，造成了大功率远距离、跨越大功角、大电压降落输电的现状，再加上电力市场下的新的系统运行方式，未来的系统不得不在接近其物理极限下运行。

五、柔性直流输电可以满足城市电网的运行条件

柔性直流输电能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制，结构紧凑、占地面积小、