抑制風電經柔直并網系統直流過電壓的晶閘管型直流耗能拓撲

趙東君，郭春義，劉 博，江 帆，李 探，鄭 寬

（1. 華北電力大學新能源電力系統國家重點實驗室，北京 102206；2. 國網經濟技術研究院有限公司，北京 102209）

0 引言

大規模開發和利用新能源是實現碳達峰、碳中和目標的必經之路，作為新能源之一的風電逐漸成為新能源并網工程的重要能源［1］。對于大規模遠距離風電場，采用基于模塊化多電平換流器（modular multilevel converter，MMC）的高壓直流輸電（MMC based high voltage direct current，MMC-HVDC）技術具有模塊化設計、冗余特性好、輸出電壓等級高等優點［2］。在風電通過MMC-HVDC 并網的系統中，當電網電壓跌落時，逆變側傳輸的功率會降低，風電場發出的功率短時間內不會立刻變化，導致系統功率供需失衡。盈余的功率會聚集在MMC 的子模塊（submodule，SM）電容中，造成直流電壓升高，威脅風電場和直流系統安全運行［3］。

解決功率盈余造成的直流過電壓問題主要有以下3 類措施［4］：降壓升頻法、交流側耗能法和直流側耗能法。文獻［5-6］提出了降低交流電壓、提升頻率來降低風電場輸出功率的協調控制策略，然而該方法通常依賴通信，且需要切換風機的控制策略，響應過程較慢。文獻［4，7］提出并設計了交流耗能裝置，使其在送端消耗故障期間的不平衡有功功率，進而抑制直流過電壓。然而，安裝在送端的交流耗能裝置一般適用于陸上風電并網工程，因為海上風電場相較陸上而言對于承重和占地有更高的需求。安裝在受端換流站直流側的耗能裝置同時適用于陸上風電和海上風電并網工程，且基于絕緣柵雙極型晶體管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）的直流耗能裝置已經在BorWin1、DolWin1 及DolWin2 工程中得到應用［8］。……