風電經混合型MMC-HVDC并網的交直流故障穿越策略

曹　帥, 向　往, 姚良忠, 李　琰, 林衛星, 文勁宇

(1. 強電磁工程與新技術國家重點實驗室(華中科技大學電氣與電子工程學院), 湖北省武漢市 430074;2. 新能源與儲能運行控制國家重點實驗室(中國電力科學研究院有限公司), 北京市 100192;3. 特變電工新疆新能源股份有限公司, 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市 830011)

0　引言

21世紀以來,為了減少碳排放、降低燃煤發電比例,風電作為最具競爭力的清潔能源得到了廣泛應用[1-2]。為減少棄風現象的發生,內陸的風電基地可通過遠距離架空線路進行并網,將風能傳輸至負荷中心。柔性直流輸電技術具有有功功率、無功功率控制解耦，可連接無源電網等多方面的技術優勢,是實現大規模風電遠距離并網的有效方法[3-5]。

架空線路故障率高,并網系統需具備直流故障處理能力。目前故障的處理主要采用直流斷路器(direct circuit current breaker,DCCB)和具備故障阻斷能力的換流器兩種方式[6]。其中采用DCCB切斷故障電流的方式主要用于基于半橋型子模塊(HBSM)的模塊化多電平換流器(MMC)進行風電并網,但直流斷路器造價昂貴且可靠性有待驗證[7-8];具有直流故障阻斷能力的MMC拓撲可以實現直流故障的穿越,但目前的控制方法需要MMC閉鎖,延長了系統的恢復速度[9]。由HBSM和全橋子模塊(FBSM)組成的混合型MMC具備交直流解耦能力,可不閉鎖換流器穿越故障,從而降低了對直流斷路器的需求,并能夠持續為風機提供支撐。但現有文獻均關注于混合型MMC的本體研究,例如子模塊比例配置、直流故障穿越控制器的設計等,對于其應用于風電并網的研究很少,特別是含風電的模塊化多電平電壓源換流器高壓直流輸電(MMC-HVDC)系統的故障穿越。……