于同步發(fā)電機(jī)容量。

在電力電子裝備控制特性的主導(dǎo)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(yán)峻挑戰(zhàn)。目前已開始凸顯的問題主要有兩個(gè)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(dǎo)致3臺直流配套火電機(jī)組同時(shí)跳機(jī);交、直流故障下連鎖脫網(wǎng)事故風(fēng)險(xiǎn)加大，初步計(jì)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(xué)難題和一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)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(fù)責(zé)人康勇教授介紹，本項(xiàng)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(xué)難題和一項(xiàng)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(jī)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(fù)雜且存在多時(shí)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(dǎo)致寬頻帶振蕩機(jī)理不明，建模與分析面臨極大挑戰(zhàn)。

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

復(fù)雜控制作用下，多樣化裝備間呈現(xiàn)多時(shí)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(jī)迥異，交/直流故障時(shí)控制存在非線性切換現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)行為演化規(guī)律更為復(fù)雜，亟須探索新條件下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定機(jī)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(jī)理不清、動態(tài)相互作用復(fù)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(xiàng)目牽頭單位中國電力科學(xué)研究院是我國電力行業(yè)最具實(shí)力的多學(xué)科、綜合性科研機(jī)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)成員包括我國5個(gè)電氣工程一級學(xué)科國家重點(diǎn)學(xué)科所在高校，擁有包含6個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的16個(gè)國家級研發(fā)平臺。項(xiàng)目負(fù)責(zé)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(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任。

項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)/光發(fā)電、同步發(fā)電機(jī)和直流輸電的動態(tài)模擬平臺，驗(yàn)證短路比小于2條件下控制方法的有效性;項(xiàng)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)模可再生能源并網(wǎng)消納水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jì)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(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，在多個(gè)交直流電壓等級集成分布式可再生能源，實(shí)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(qiáng)系統(tǒng)控制能力，在更大范圍實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互補(bǔ)，充分消納可再生能源。

中國科學(xué)院電工研究所原所長、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)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(fù)責(zé)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(yùn)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(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)

由國網(wǎng)江蘇省電力公司、中國科學(xué)院電工研究所、中國電力科學(xué)研究院和浙江大學(xué)等單位組成了這一項(xiàng)目的產(chǎn)、學(xué)、研、用攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)擁有新能源與儲能運(yùn)行控制、新能源電力系統(tǒng)等5個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)國家工程研究中心。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)近年來主持了相關(guān)領(lǐng)域30余項(xiàng)國家級項(xiàng)目，并已研制成功1MVA電力電子變壓器樣機(jī)并掛網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)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(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)及IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的牽頭單位，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在本領(lǐng)域具有很強(qiáng)的科研水平，支撐條件完善，確保項(xiàng)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(bǔ)優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究團(tuán)隊(duì)從“系統(tǒng)分析、優(yōu)化配置、設(shè)備研制、運(yùn)行控制、集成示范”五個(gè)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(yùn)行多樣性及動態(tài)復(fù)雜性，重點(diǎn)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(qiáng)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(yùn)行方式的復(fù)雜性和靈活性對規(guī)劃帶來的復(fù)雜多維度難題，攻關(guān)交直流混合分布式可再生能源互補(bǔ)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(diǎn)攻關(guān)高效高可靠性電路拓?fù)浼捌鋵捿d荷范圍效率優(yōu)化控制技術(shù)，使其效率達(dá)到96%;針對故障電流控制器，重點(diǎn)攻關(guān)集限流、分?jǐn)嗯c線路電壓調(diào)節(jié)于一體的電力電子限流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和快速響應(yīng)控制，對直流故障電流進(jìn)行快速限流和分?jǐn)啵⒃鰪?qiáng)系統(tǒng)電壓控制能力。

在運(yùn)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(diǎn)攻關(guān)交直流混合可再生能源系統(tǒng)時(shí)序遞進(jìn)優(yōu)化調(diào)度方法，解決多維度、強(qiáng)非線性的復(fù)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(yùn)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(diǎn)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(yàn)證技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)的測試平臺并完成示范。

項(xiàng)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(yùn)行控制系統(tǒng)、規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件等。項(xiàng)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(yàn)證，示范驗(yàn)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(fù)荷供電，有效提升能源利用效率和消納能力，同時(shí)保證能源供給可靠性。

項(xiàng)目的實(shí)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(yùn)行控制能力提供核心技術(shù)和實(shí)證經(jīng)驗(yàn)。