[发明专利]直流耗能系统、电力系统以及耗能方法

说明书

本公开涉及直流耗能系统以及电力系统。提供了一种直流耗能系统，包括：耗能部，其包括耗能装置；以及与所述耗能部串联连接的开关部，所述开关部包括至少一个开关模块，所述开关模块包括：第一节点和第二节点；并联连接在所述第一节点和第二节点之间的开关支路和缓冲支路，其中所述开关支路包括电力电子开关，所述缓冲支路至少包括电容器；以及保护模块，被配置用于保护所述电力电子开关免受过电压和/或过电流。

技术领域

本公开涉及直流耗能系统以及电力系统，以及用于电力系统的耗能方法。

背景技术

近年来，高压直流输电技术得到高速发展。另一方面，对清洁能源的需求日益增长。风力发电场(也称作风电场)并网柔性直流输电系统(VSC-HVDC，基于电压源换流器的高压直流输电)的应用越来越广泛。

VSC-HVDC在正常运行时，风电机组以孤岛方式接入时发出的能量与受端交流电网消耗的能量保持平衡。而当受端交流电网发生故障时，其能消耗的能量减小，接纳功率的能力受限。而送端风电场由于无法直接获得交流电网的频率和电压信息，短时间内电压和频率不会变化。这导致能量在直流线路上积累，盈余功率流入模块化多电平换流器(MMC)，从而使得换流器子模块电容被充电，电压上升，间接导致直流线路电压上升。若受端换流站对直流线路的控制失效，严重时将导致线路跳开。

因此，需要改善的直流耗能系统、电力系统以及耗能方法。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种直流耗能系统，包括：耗能部，其包括耗能装置；以及与所述耗能部串联连接的开关部，所述开关部包括至少一个开关模块，所述开关模块包括：第一节点和第二节点；并联连接在所述第一节点和第二节点之间的开关支路和缓冲支路，其中所述开关支路包括电力电子开关，所述缓冲支路至少包括电容器；以及保护模块，被配置用于保护所述电力电子开关免受过电压和/或过电流。

根据本公开的一个方面，提供了一种直流耗能系统，包括：耗能部，其包括耗能装置；以及与所述耗能部串联连接的开关部，所述开关部包括至少一个开关模块，所述开关模块包括：第一节点和第二节点；连接在所述第一节点和第二节点之间的开关支路，所述开关支路包括电力电子开关；保护模块，被配置用于保护所述电力电子开关免受过电压和/或过电流；以及反向电流保护支路，其与所述开关支路反并联地连接在所述第一节点和第二节点之间，以防止反向电流流过所述开关支路。

在一些实施例中，所述至少一个开关模块包括彼此串联的多个所述开关模块。

在一些实施例中，所述缓冲支路被配置用于以缓冲所述开关支路上的或所述开关支路中的开关上的电压，并不使直流电流从所述缓冲支路通过。

在一些实施例中，所述开关部的远离所述耗能部的一端适于连接到直流传输线路，并且所述耗能部被配置为经所述开关部从所述直流传输线路接收电力。

在一些实施例中，所述保护模块与所述开关支路并联地连接在所述第一节点和所述第二节点之间。

在一些实施例中，所述保护模块包括金属氧化物避雷器(MOV)。

在一些实施例中，在所述多个开关模块中，处于上游的开关模块的第二节点耦接到与其紧邻的下游开关模块的第一节点。

在一些实施例中，所述耗能装置是集中式电阻性耗能装置，所述耗能部被配置为远离所述开关部，从而使得所述耗能部产生的热量不影响所述开关部。

在一些实施例中，所述电力电子开关包括全控型电力电子开关。

在一些实施例中，所述电力电子开关包括下列中的任意一个或多个：IGBT、IGET、IGCT。

在一些实施例中，各开关模块还包括：反向电流保护支路，其与所述开关支路反并联地连接在所述第一节点和第二节点之间，以防止反向电流流过所述开关支路。