[实用新型]一种用于新能源并网的混合直流输电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统直流输电技术领域，具体涉及一种用于新能源并网的混合直流输电装置。

背景技术

能源是人类发展的引擎，随着全球经济的不断发展，能源需求与日俱增，传统的化石能源枯竭，水电资源对环境的负面影响，以及核电事故的灾难性，都驱使新能源成为全球可持续发展最重要的课题。当下最重要的新能源是风电和太阳能发电，但风电和太阳能受天气自然因素影响较大，从生成就具有随机性和间隙性，风电站和光伏电站电能输出不稳定，直接接入电网面临安全、稳定运行的巨大考验，一旦电压质量严重下降，将导致电网的电压崩溃，并可能引发大区域面积停电事故，因此，如何将这些输出的电能安全、可靠、稳定地并入电力系统中成为了业界共同关注的焦点。

基于MMC(ModularMultilevelConverter，模块化多电平换流器)的柔性直流输电技术是当今直流输电领域的重要发展方向，该技术能灵活调节无功功率，有效提高电能质量并确保电网安全稳定运行。在电网互联、城市配电网增容改造、直流电网的形成和新能源并网等领域有着广阔的前景。基于MMC的柔性直流输电技术具备优异的风电和光伏发电并网可控性能和较强的抗干扰能力，还能有效改善低电压穿越能力，满足并网系统对暂态性能的要求，但基于MMC的柔性直流输电一般需要在送端和受端均建设柔性直流换流站，来进行直流电能的输送，导致控制复杂、损耗较大，造价较高。现有技术中新能源并网还有采用交流并网，由于新能源具有不稳定和不可持续的特点，采用这种并网方式会对电网造成较大冲击，影响电网的安全。另外，基于LCC(LineCommutatedConverter，电流源换流器)的常规直流技术成熟、损耗较低、可靠性高，但由于采用了不可控电力电子器件，具有不能控制无功功率和谐波多的缺点。

因此，设计一种新的、能够克服上述缺陷的、用于新能源并网的直流输电装置具有重要应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于新能源并网的混合直流输电装置，该装置用于将分散的新能源并入交流电网，并网的稳定性影响小，成本较低。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种用于新能源并网的混合直流输电装置，包括依次相连的第一交流变压器、第一换流阀、架空直流输电线路、第二换流阀、第二交流变压器；所述第一交流变压器的输入端与外部新能源发电装置相连，用于变换新能源发电装置输出的电压，使其二次侧电压与第一换流阀相匹配；所述第一换流阀包括基于MMC的柔性直流换流器，所述第二换流阀包括基于LCC的常规直流换流器；所述第二交流变压器的二次侧匹配交流电网的电压后并网。本实用新型新能源发电装置侧采用基于MMC的柔性直流换流器+交流电网侧基于LCC的常规直流换流器的组合方式进行混合直流输电，其中基于MMC的柔性直流技术具备优异的新能源发电并网可控性能和较强的抗干扰能力，可改善低电压穿越能力，满足并网系统对暂态性能的要求，而基于LCC的常规直流技术成熟，损耗较低，二者相结合性能彼此互补。

优选的，所述基于MMC的柔性直流换流器由6个桥臂组成，每个桥臂由电抗器和一混合子模块串联构成，所述混合子模块由至少一个D型子模块、至少一个E型子模块串联构成，上、下两个桥臂联接起来构成一个相单元，三相相互并联组成三相换流桥，其输出端通过第一交流变压器接入新能源发电装置；所述D型子模块为一半桥子模块，所述E型子模块为一箝位双子模块。

更进一步的，所述D型子模块由两个以IGBT为代表的可关断的器件和反并联二极管构成。通过可关断的器件的作用，可以实现模块输出电压U_DSM在电容电压U_C或0之间的切换。

更进一步的，所述E型子模块由两个等效D型子模块、两个钳位二极管、一反并联二极管VT₀、一以IGBT为代表的可关断的器件T₀串并联构成。通过可关断的器件的作用，可以实现该模块输出电压U_ESM在电容电压2U_C或-U_C之间的切换，该模块具有可自清除直流故障电流能力。

优选的，所述基于LCC的常规直流换流器由三相换流桥共6个桥臂组成，每个桥臂由N个大功率晶闸管串联构成，上、下两个桥臂联接起来构成一个相单元，三相相互并联组成三相换流桥，其输出端通过第二交流变压器接入交流电网。