于同步發(fā)電機容量。

在電力電子裝備控制特性的主導作用下，可再生能源發(fā)電基地直流外送系統(tǒng)的動態(tài)特性與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)差異巨大，系統(tǒng)的穩(wěn)定分析和控制面臨嚴峻挑戰(zhàn)。目前已開始凸顯的問題主要有兩個方面：正常工況下振蕩事故頻發(fā)，新疆哈密—鄭州直流送端電網(wǎng)已發(fā)生次/超同步振蕩100余次，曾導致3臺直流配套火電機組同時跳機;交、直流故障下連鎖脫網(wǎng)事故風險加大，初步計算表明，甘肅酒泉—湖南直流送出功率將因此受到限制。

兩大科學難題和一項關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)國家重點研發(fā)計劃項目“可再生能源發(fā)電基地直流外送系統(tǒng)的穩(wěn)定控制技術(shù)”負責人康勇教授介紹，本項目以解決目前系統(tǒng)存在的上述兩大問題為主線，攻克兩大科學難題和一項關(guān)鍵技術(shù)：

1.多樣化裝備動態(tài)相互作用及寬頻帶振蕩機理

可再生能源發(fā)電基地直流外送系統(tǒng)中，電力電子發(fā)電裝備數(shù)量巨大，控制復雜且存在多時間尺度耦合，基地間及其與直流輸電的動態(tài)相互作用加劇，導致寬頻帶振蕩機理不明，建模與分析面臨極大挑戰(zhàn)。

2.多機多時間尺度暫態(tài)過程耦合機理及系統(tǒng)暫態(tài)行為演化規(guī)律

復雜控制作用下，多樣化裝備間呈現(xiàn)多時間尺度的電壓功角耦合，可再生能源發(fā)電裝備動態(tài)特性與同步發(fā)電機迥異，交/直流故障時控制存在非線性切換現(xiàn)象，導致系統(tǒng)暫態(tài)行為演化規(guī)律更為復雜，亟須探索新條件下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定機理。

3.寬頻帶振蕩抑制與暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)

由于系統(tǒng)穩(wěn)定機理不清、動態(tài)相互作用復雜，目前缺乏有效的寬頻帶振蕩抑制方法、弱同步電網(wǎng)下基地暫態(tài)穩(wěn)定控制困難，制約了可再生能源的跨區(qū)消納，亟待突破寬頻帶振蕩抑制與暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)。

項目牽頭單位中國電力科學研究院是我國電力行業(yè)最具實力的多學科、綜合性科研機構(gòu)。團隊成員包括我國5個電氣工程一級學科國家重點學科所在高校，擁有包含6個國家重點實驗室在內(nèi)的16個國家級研發(fā)平臺。項目負責人康勇教授長期從事電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用方面的科研工作，現(xiàn)任強電磁工程與新技術(shù)國家重點實驗室常務(wù)副主任。

項目將提出弱同步電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電基地直流外送系統(tǒng)的穩(wěn)定控制理論與方法，形成包括論文、發(fā)明專利、國家/行業(yè)標準等一系列自主知識產(chǎn)權(quán);研制35kV/1MVA寬頻帶阻抗測量裝備，研發(fā)35kV/5MW級含風/光發(fā)電、同步發(fā)電機和直流輸電的動態(tài)模擬平臺，驗證短路比小于2條件下控制方法的有效性;項目成果直接應(yīng)用于新疆、甘肅千萬千瓦可再生能源基地，解決寬頻帶振蕩和直流功率受限問題，并推廣應(yīng)用，提升我國大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)消納水平，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

【助推能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革 促進分布式能源靈活高效消納——基于電力電子變壓器的交直流混合可再生能源技術(shù)】

近年來我國分布式可再生能源增長迅速，大規(guī)模分布式可再生能源接入電網(wǎng)，對系統(tǒng)的靈活接入和有效管控提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求。

新技術(shù)應(yīng)對新挑戰(zhàn)

目前可再生能源接入技術(shù)交直流變換環(huán)節(jié)較多，降低了效率、影響了接入的便捷性。另外配電網(wǎng)互聯(lián)互濟和柔性調(diào)控能力不足，也限制了分布式可再生能源的充分消納和高效利用。利用雙向多端口電力電子變壓器構(gòu)建交直流混合系統(tǒng)，可以實現(xiàn)靈活組網(wǎng)，在多個交直流電壓等級集成分布式可再生能源，實現(xiàn)靈活安全接入;并減少變換環(huán)節(jié)，提高能源利用效率，增強系統(tǒng)控制能力，在更大范圍實現(xiàn)互聯(lián)互補，充分消納可再生能源。

中國科學院電工研究所原所長、國家重點研發(fā)計劃項目“基于電力電子變壓器的交直流混合可再生能源技術(shù)研究”負責人孔力研究員介紹說：“基于電力電子變壓器等構(gòu)建的交直流混合系統(tǒng)，可為未來大量可再生能源的靈活接入、優(yōu)化配置和安全運行控制提供有效技術(shù)手段，是未來重要發(fā)展方向，應(yīng)用前景廣闊。”

產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關(guān)

由國網(wǎng)江蘇省電力公司、中國科學院電工研究所、中國電力科學研究院和浙江大學等單位組成了這一項目的產(chǎn)、學、研、用攻關(guān)團隊。團隊擁有新能源與儲能運行控制、新能源電力系統(tǒng)等5個國家重點實驗室，電力電子應(yīng)用技術(shù)、電力電子技術(shù)與裝備研發(fā)等5個國家工程研究中心。項目團隊近年來主持了相關(guān)領(lǐng)域30余項國家級項目，并已研制成功1MVA電力電子變壓器樣機并掛網(wǎng)運行，同時是IEC“大容量可再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)”技術(shù)分委會發(fā)起單位，多個國家標準及IEC國際標準的牽頭單位，研發(fā)團隊在本領(lǐng)域具有很強的科研水平，支撐條件完善，確保項目的順利完成。

針對交直流混合分布式可再生能源系統(tǒng)的靈活接入、互補優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究團隊從“系統(tǒng)分析、優(yōu)化配置、設(shè)備研制、運行控制、集成示范”五個方面開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

在系統(tǒng)分析方面，針對電力電子變壓器等關(guān)鍵設(shè)備交直流耦合帶來的運行多樣性及動態(tài)復雜性，重點攻關(guān)基于電力電子變壓器等關(guān)鍵設(shè)備的交直流混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性分析方法等，解決強耦合、非線性交直流混合系統(tǒng)動態(tài)分析方法問題。

在優(yōu)化配置方面，考慮交直流混合系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運行方式的復雜性和靈活性對規(guī)劃帶來的復雜多維度難題，攻關(guān)交直流混合分布式可再生能源互補優(yōu)化配置多層規(guī)劃方法，并提出適合交直流系統(tǒng)的能效評估方法。

在設(shè)備研制方面，針對多端口電力電子變壓器，重點攻關(guān)高效高可靠性電路拓撲及其寬載荷范圍效率優(yōu)化控制技術(shù)，使其效率達到96%;針對故障電流控制器，重點攻關(guān)集限流、分斷與線路電壓調(diào)節(jié)于一體的電力電子限流器拓撲結(jié)構(gòu)和快速響應(yīng)控制，對直流故障電流進行快速限流和分斷，并增強系統(tǒng)電壓控制能力。

在運行控制方面，充分利用電力電子變壓器量測信息和柔性控制能力，重點攻關(guān)交直流混合可再生能源系統(tǒng)時序遞進優(yōu)化調(diào)度方法，解決多維度、強非線性的復雜系統(tǒng)優(yōu)化和控制問題，發(fā)揮電力電子變壓器靈活組網(wǎng)和柔性控制能力，提升可再生能源接入和消納能力，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

在集成示范方面，針對交直流分布式可再生能源的多設(shè)備、多參數(shù)集成問題，重點攻關(guān)關(guān)鍵設(shè)備集成、系統(tǒng)信息交互集成等技術(shù)，并研究系統(tǒng)測試驗證技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)的測試平臺并完成示范。

項目預(yù)期成果包括3MW雙向四端口電力電子變壓器、1.2MW/±750Vdc直流故障電流控制器、優(yōu)化運行控制系統(tǒng)、規(guī)劃設(shè)計軟件等。項目成果將在國際能源變革論壇永久會址蘇州同里開展示范驗證，示范驗證結(jié)合區(qū)內(nèi)高占比的可再生能源，將其接入電力電子變壓器不同電壓等級端口，向國際能源變革論壇永久會址等重要直流負荷供電，有效提升能源利用效率和消納能力，同時保證能源供給可靠性。

項目的實施將推動交直流分布式可再生能源的技術(shù)發(fā)展，為提升我國分布式可再生能源接入和消納水平、提高系統(tǒng)安全運行控制能力提供核心技術(shù)和實證經(jīng)驗。