混合高压直流换流站及其操作方法技术

本发明专利技术的目的因此是提供用于HVDC系统的混合换流站和操作该混合换流站的方法。一种用于高压直流系统的混合整流站包括：至少一个AC母线；至少一个线换相换流器，该至少一个线换相换流器被配置为：将从至少一个AC母线供给的AC功率的一部分转换成在高压直流系统的HVDC传输线上传输的DC功率，从而生成无功功率需求；以及至少一个电压源换流器；其中，至少一个线换相换流器和至少一个电压源换流器并联耦合到HVDC传输线；并且至少一个电压源换流器被配置为：在将从至少一个AC母线供给的AC功率的另一部分转换成在HVDC传输线上传输的DC功率的同时，经由并联耦合补偿无功功率需求。通过重复使用用于功率传输的有功功率和用于LCC无功功率补偿的无功功率这两者的VSC供给，有助于在不包含额外功率转换设备或改变LCC的设计的情况下，提高HVDC传输系统的总有功AC额定功率。这使得系统更紧凑且划算。除此之外，LCC和VSC的标称DC电压相同，并且不需要功率流转移过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合高压直流换流站及其操作方法
本专利技术涉及一种高压直流(HVDC)换流站，更具体地，涉及用于高压直流系统的混合换流站及其操作方法。
技术介绍
用于高压直流传输的换流站是先前已知的。近来，已经提出了双HVDC系统的解决方案，例如来自FlorianFein和BerndOrlik的于2013年10月20日至23日在西班牙马德里的InternationalConferenceonRenewableEnergyResearchandApplications(ICRERA)中发表的：“DualHVDCSystemwithline-andself-commutatedConvertersforGridConnectionofOffshoreWindFarms”(下文中被称为“FlorianFein”)。双HVDC系统由在点对点HVDC传输线两端处的一个线换相换流器(LCC)和一个辅助自换相电压源换流器(VSC)组成。对于大型风电传输，因为VSC的灵活性和LCC的大的功率传输能力，由与VSC并联的LCC组成的双HVDC系统换流站是一个有吸引力的解决方案。如由FlorianFein公开的，所传输的DC功率水平(powerlevel)完全依赖于LCC的能力。因此，对于LCC增大额定电流，将降低其晶闸管承受的电压水平(voltagelevel)，但这会导致更高的成本和损耗。此外，根据FlorianFein，需要LCC和VSC的临时并联操作来将LCC与VSC之间的功率流转移。该特殊的功率流转移过程带来如下缺点：假定使用DC断路器，而不是使用DC隔离开关，存在相当长的死时间，在死时间期间，VSC无法用作STATCOM；在该时间期间，无法控制无功功率平衡。特别是在整流器的AC系统通常较弱甚至孤立的系统中，这在每个功率流转移操作时都引起系统不稳定和DC断路器的机械磨损。进一步地，VSCDC电压水平远远低于双HVDC系统中的LCC。然而，为了使转移操作模式不频繁，VSC有功功率容量必须远远大于LCC换流器的最小功率水平(通常为0.1p.u)。这就意味着VSC的额定电流必须较高。因为DC系统损耗随着电流的平方而增大，所以它们在VSC操作模式下系统损耗将较高。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于高压直流系统的混合整流站，该混合整流站包括：至少一个AC母线；至少一个线换相换流器，该至少一个线换相换流器被配置为将从至少一个AC母线供给的AC功率的一部分转换成在高压直流系统的HVDC传输线上传输的DC功率，从而生成无功功率需求；以及至少一个电压源换流器；其中，至少一个线换相换流器和至少一个电压源换流器并联耦合到HVDC传输线；并且至少一个电压源换流器被配置为：在将从至少一个AC母线供给的AC功率的另一部分转换成在HVDC传输线上传输的DC功率的同时，经由并联耦合来补偿无功功率需求。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于经由高压直流系统传输电功率的方法，其中，高压直流系统的混合整流站包括至少一个AC母线、以及并联耦合到至少一个AC母线的至少一个线换相换流器和至少一个电压源换流器，方法包括以下步骤：经由至少一个AC母线供给AC功率；由至少一个线换相换流器将从至少一个AC母线供给的AC功率的一部分转换成DC功率，从而生成无功功率需求；经由高压直流系统的HVDC传输线传输由至少一个线换相换流器转换的DC功率；在由至少一个电压源换流器将从至少一个AC母线供给的AC功率的另一部分转换成DC功率的同时，经由至少一个AC母线补偿无功功率需求；以及经由HVDC传输线传输由至少一个电压源换流器转换的DC功率。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于高压直流系统的混合逆变站，该混合逆变站包括：至少一个AC母线；至少一个线换相换流器，该至少一个线换相换流器被配置为：将从高压直流系统的HVDC传输线供给的DC功率的一部分转换成在至少一个AC母线上传输的AC功率，从而生成无功功率需求；以及至少一个电压源换流器；其中，至少一个线换相换流器和至少一个电压源换流器并联耦合到HVDC传输线；并且至少一个电压源换流器被配置为：在将从HVDC传输线供给的DC功率的另一部分转换成在至少一个AC母线上传输的DC功率的同时，经由并联耦合来补偿无功功率需求。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于经由高压直流系统传输电功率的方法，其中，高压直流系统的混合逆变站包括至少一个AC母线、以及并联耦合到至少一个AC母线的至少一个线换相换流器和至少一个电压源换流器，方法包括以下步骤：由至少一个线换相换流器将从高压直流系统的HVDC传输线供给的DC功率的一部分转换成AC功率，从而生成无功功率需求；经由至少一个AC母线传输由至少一个线换相换流器转换的AC功率；在由至少一个电压源换流器将从HVDC传输线供给的DC功率的另一部分转换成AC功率的同时，经由至少一个AC母线补偿无功功率需求；以及经由至少一个AC母线传输由至少一个电压源换流器转换的AC功率。通过重复使用用于功率传输的有功功率和用于LCC无功功率补偿的无功功率这两者的VSC供给，有助于在不包含额外功率转换设备或改变LCC的设计的情况下，提高HVDC传输系统的总有功AC额定功率。这使得与由FlorianFein提出的解决方案相比，系统更紧凑且更经济。除此之外，LCC和VSC的标称DC电压相同，并且不需要在“FlorianFein”中所提及的功率流转移过程。附图说明将参照在附图中图示的优选示例性实施例来在下文中更详细说明的本专利技术的技术方案，附图中：图1图示了根据本专利技术的实施例的高压直流(HVDC)传输系统；图2是根据本专利技术的实施例的示例性LCC部分和VSC部分的示意图，LCC部分和VSC部分可以用于混合整流站106中的LCC108和VSC120；以及图3图示了根据本专利技术的实施例的双极HVDC传输系统的混合整流站。用于附图中的附图标记及其意义以汇总形式列出在附图标记的列表中。原则上，在附图中相同的零件被提供有相同的附图标记。具体实施方式图1图示了根据本专利技术的实施例的高压直流(HVDC)传输系统。如图1中所示的，HVDC传输系统100将交流(AC)发电设施101耦合到电网103。发电设施101可以包括一个发电设备，例如，一个风力涡轮发电机。可选地，发电设施101可以包括多个风力涡轮发电机，该多个风力涡轮发电机可以在地理上或者在电学上至少部分地分组，以限定可再生能源生成设施(即，风力涡轮发电场)。这种风力涡轮发电场可以由特定地理区域中的若干风力涡轮发电机来限定，或者可选地，由每个风力涡轮发电机到共同变电站的电连接来限定。此外，这种风电场可以被物理地定位在偏远的地理区域中或难以物理接近的区域中。例如且没有限制地，这种风电场可以在地理上位于与用户间隔延长的距离的崎岖和/或偏远地带(例如，山区的山坡)、以及位于海上(例如，海上风电场)。进一步地，可选地，发电设施101可以包括任意类型的发电系统，例如包括太阳能发电系统、燃料电池、热力发电机、地热发电机、水电机组、柴油发电机、汽油发电机、和/或从可再生和/或不可再生能源发电的任意其他设备。发电设备101耦合在混合整流站106的AC母线103处，并且配电网104耦合到混合逆变站107的AC母线，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压直流系统的混合整流站，所述混合整流站包括：至少一个AC母线；至少一个线换相换流器，所述线换相换流器被配置为将从所述至少一个AC母线供给的AC功率的一部分转换成在所述高压直流系统的HVDC传输线上传输的DC功率，从而生成无功功率需求；以及至少一个电压源换流器；其中，所述至少一个线换相换流器和所述至少一个电压源换流器并联耦合到所述HVDC传输线；并且所述至少一个电压源换流器被配置为：在将从所述至少一个AC母线供给的所述AC功率的另一部分转换成在所述HVDC传输线上传输的DC功率的同时，经由并联耦合来补偿所述无功功率需求。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于高压直流系统的混合整流站，所述混合整流站包括：至少一个AC母线；至少一个线换相换流器，所述线换相换流器被配置为将从所述至少一个AC母线供给的AC功率的一部分转换成在所述高压直流系统的HVDC传输线上传输的DC功率，从而生成无功功率需求；以及至少一个电压源换流器；其中，所述至少一个线换相换流器和所述至少一个电压源换流器并联耦合到所述HVDC传输线；并且所述至少一个电压源换流器被配置为：在将从所述至少一个AC母线供给的所述AC功率的另一部分转换成在所述HVDC传输线上传输的DC功率的同时，经由并联耦合来补偿所述无功功率需求。2.根据权利要求1所述的混合整流站，其中，从所述至少一个AC母线供给的所述AC功率由被所述至少一个线换相换流器转换的所述部分和被所述至少一个电压源换流器转换的所述另一部分组成。3.根据权利要求1或2所述的混合整流站，其中，所述至少一个线换相换流器还被配置为通过调节所述至少一个线换相换流器的电流来转换所述AC功率的所述部分，以便传输第一数量的有功功率，从而生成第二数量的无功功率需求；所述至少一个电压源换流器还被配置为调节所述至少一个AC母线电压以便补偿所述第二数量的无功功率需求。4.根据前述权利要求中的任一项所述的混合整流站，其中，所述至少一个线换相换流器串联耦合到所述HVDC传输线；并且所述至少一个电压源换流器串联耦合到所述HVDC传输线。5.根据前述权利要求中的任一项所述的混合整流站，其中，所述至少一个电压源换流器限定黑启动电流传输路径。6.一种用于经由高压直流系统传输电功率的方法，其中，所述高压直流系统的混合整流站包括至少一个AC母线、以及与所述至少一个AC母线并联耦合的至少一个线换相换流器和至少一个电压源换流器，所述方法包括以下步骤：经由所述至少一个AC母线供给AC功率；由所述至少一个线换相换流器将从所述至少一个AC母线供给的AC功率的一部分转换成DC功率，从而生成无功功率需求；经由所述高压直流系统的HVDC传输线传输由所述至少一个线换相换流器转换的所述DC功率；在由所述至少一个电压源换流器将从所述至少一个AC母线供给的AC功率的另一部分转换成DC功率的同时，经由所述至少一个AC母线补偿所述无功功率需求；以及经由所述HVDC传输线传输由所述至少一个电压源换流器转换的所述DC功率。7.根据权利要求6所述的用于传输电功率的方法，从所述至少一个AC母线供给的所述AC功率由被所述至少一个线换相换流器转换的所述部分和被所述至少一个电压源换流器转换的所述另一部分组成。8.根据权利要求6或7所述的用于传输电功率的方法，其中，所述AC功率的所述部分的所述转换借助于调节所述至少一个换相换流器的电流来进行，以便传输第一数量的有功功率，从而生成第二数量的所述无功功率需求；并且所述第二数量的无功功率需求的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·安德森，蔡蓉，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH