高压大容量多端柔性直流输电关键技术开发装备研制及工程应用

1、2016年度广东省科学技术奖项目公示项目名称高压大容量多端柔性直流输电关键技术开发、装备研制及工程应用士斯身 成单位南方电网科学研究院有限责任公司广东电网有限责任公司清华大学荣信电力电子股份有限公司南京南瑞继保电气有限公司四安四电电力系统后限公司华南理工大学北京四方继保自动化股份有限公司中国能源建设集团J, .东省电力设计研究院有限公司主要完成人（职称、完成单 位、工作单位、 贡献证明材料）1、饶宏职称：教授级高级工程师工作单位：南方电网科学研究院有限责任公司完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司主要贡献：对创新点1、2、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的65%。项询发总负责人，

2、负责高压大容量多端柔之关键技术研发，提出项目总体技术路线与研发技术方案,提出控制保护装置硬件闭环测试方案，主持建成多端柔直实时仿真平台。总体负责示范工程系统研究和成套设计，组织控制保护研发，协调解决项目研发中出现的重大技术问题。支撑贡献材料:专利 1/2/3/6论著1/2/5/6/82、李立涅职称：教授级高级工程师工作单位：中国南方电阿有限责任公司完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司主要贡献：对创新点1、2、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的65%。指导技术研究和工程建设，审定示范工程建设的总体技术方案，提出大型风电场采用多端柔性直流输电接入电网的技术方向，指导了换流阀的高压绝

3、缘试验，对重大技术方案进行审查和决策,分析解决换流阀和控制保护在研发和生产过程中出现的技术难题。支撑贡献材料：专利 1/2,论文1/2/63、张文峰职称：高级工程师工作单位：广东电网有限责任公司完成单位：广东电网有限责任公司主要贡献：对创新点1、2、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的65%。示范工程建设负责人，主导示范工程实施，确定示范工程技术原则，组建科研、设计、设备和建设联合体， 协调解决科研攻关及示范工程实施过程中的管理问题和技术问题，总体负责示范工程投运后的运行维护。支撑贡献材料：专著 94、黎小林职称：教授级高级工程师工作单位：南方电网科学研究院有限责任公司完成单位：南方

4、电网科学研究院有限责任公司主要贡献：对创新点 1、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的60%。示范工程系统研究和成套设计负责人，组织开展前期关键技术研究，解决了工程可研和初步设计关键技术问题。主持多端控制保护的技术攻关，组织完成了示范工程 系统研发和成套设计。支撑贡献材料：专利 1/5/6,论文55、李岩职称：教授级高级工程师工作单位：南方电网科学研究院有限责任公司完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司主要贡献：对创新点 1、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的60%。负责示范工程控制保护设备技术规范的制定，参与多端控制保护的技术攻关与控制保护系统仿真试验，协调解决控制保

5、护研发和现场调试出现的技术难题。支撑贡献材料：专利 5 6、宋强职称：副教授工作单位：清华大学完成单位：清华大学主要贡献：对1、2、3做出重要贡献，工作量 55%。负责模块化多电平换流器运行 分析和参数设计研究，提出基于循环耦合的解析分析方法， 负责柔性直流换流站综 合设计计算软件。提出换流器子模块数量的优化设计方法。支撑贡献材料：专利 1-3,论著1-6/87、张海涛职称：教授级高级工程师工作单位：荣信电力电子股份有限公司完成单位：荣信电力电子股份有限公司主要贡献：对创新点 2、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的 55%。 负责塑城换流站基于压接式 IGBT的模块化多电平换流阀的

6、研制和试验， 参与多端 控制保护技术攻关，协调换流阀试验和运行中出现的技术难题。支撑贡献材料：专利 68、谢晔源职称：高级工程师工作单位：南京南瑞继保电气有限公司完成单位：南京南瑞继保电气有限公司主要贡献：对创新点 2、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的55%。负责金牛换流站模块化多电平换流阀的研制和试验，协调换流阀试验和运行中出现的技术问题。负责直流测量装置的研发。支撑贡献材料：专利 79、苟锐锋职称：教授级高级工程师工作单位：西安西电电力系统有限公司完成单位：西安西电电力系统有限公司主要贡献：对创新点 1、2、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的50%。负责青澳换流站模块

7、化多电平换流阀的研制和试验，建立了柔性直流换流阀高压试验平台，协调换流阀试验和运行中出现的技术问题。支撑贡献材料:专利 410、许树楷职称：教授级高级工程师工作单位：南方电网科学研究院有限责任公司完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司主要贡献：对创新点 1、3、4做出重要贡献。投入工作量约占本人工作量的50%。负责多端柔性直流实时仿真平台的建设，参与示范工作系统研究和成套设计，提出多端柔性直流输电系统主回路接线方式，负责示范工程系统调试。支撑贡献材料:专利 1-3/6,论文1/2/5/6/711、郭小龙职称：高级工程师工作单位：广东电网有限责任公司完成单位：广东电网有限责任公司主要贡献：参与

8、示范工程建设，直流电缆技术研究。支撑贡献材料:论著 1012、刘文华职称：教授工作单位：清华大学完成单位：清华大学主要贡献：对1、2、4做出重要贡献，工作量 45%。研究了架空线应用的柔性直流换流器拓扑，提出一种具有直流故障穿越能力的新型模块结构，建立了含风电场模拟的柔性四端动模试验平台，完成了多端柔性直流输电系统控制策略的物理验证。支撑贝献材料：专利 1-3,论文1-613、张松光职称：高级工程师工作单位：广东电网有限责任公司汕头供电局完成单位：广东电网有限责任公司主要贡献：1、主持南澳多端柔性直流输电示范工程运行规程的编制；2、主持南澳多端柔性直流输电系统试运行；3、主要参与南澳多端柔性直

9、流输电示范工程调试、验收、启动；4、参与多端柒直系统运行方式的制7E；5、参与项目部分专题研允、设计及审核审查工作。支撑贡献材料:论著 914、黄金：职称：教授级高级工程师工作单位：南方电网科学研究院有限责任公司完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司主要贞献：对创新点 1、3做出重要贝献。投入工作重约占本人工作重的 45%。参 与示范工程系统研究和成套设计， 协调解决工程研发中发现的技术问题， 负责示范 工程过电压绝缘配合、启动电阻设计等研究。支撑贡献材料:专利 5/615、周敏职称：高级工程师工作单位：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司完成单位：中国能源建设集团广东省电力设计研究

10、院有限公司主要贞献：对创新点 1、2做出重要贝献。投入工作重约占本人工作重的45%。担任示范工程换流站设计负责人，主持完成了示范工程的勘察设计、设备采购、安装施工、设备调试和分系统调试工作。支撑贡献材料:专利 816、操丰梅职称：高级工程师工作单位：北京四方继保自动化股份有限公司完成单位：北京四方继保自动化股份有限公司主要贡献：参与柔性直流输电系统级仿真；柔性直流输电直流保护装置研发；柔性直流协调控制原理研究。支撑贡献材料:论著 7柔性直流输电是基于电压源型换流器（采用全控型电力电子器件）的新一代直流输电技术，将多端柔性直流输电用于连接多个能源或者负荷中心，具有更好的经济性、灵活性和可靠性等优

11、点。但在本项目之前，全世界范围内关于多端柔性直流输电的理论以及工程应用等 方面均未取得突破，项目的创新性强，技术难度大。项目依托十二五863计划“先进能源技术领域智能电网关键技术研发（一期）”课题2“大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发”（课题编号 2011AA05A102）。通过多年攻关，在多端柔性直流输电关键技术、设备研制、试验能力、设备技术集成和工程应用等方面取得了一系列重大创新成果：1）提出了多风电场经柔性直流输电接入电网整体解决方案，解决了多个风电场通过多端柔性直流输电系统汇集并网输送难题，提高了风电场故障穿越能力；2）首次建立了多端柔性直流输电技术体系，制定了全套设备规范、试验

12、标准，形成总 体设计方案，攻克了柔性直流输电的系统研究和成套设计关键技术，完成了世界首个多端柔项目简介性直流输电工程的系统研究和成套设计；3）研发出高压大容量换流器、阀控制系统等柔性直流输电关键设备，并应用在实际工程中，推动了柔性直流输电电压和容量的重大突破；4）研究提出了多换流站、多层级柔性直流控制保护体系架构，研发出世界首套多端柔性直流输电工程控制保护系统，实现了多端系统的快速协同控制，在国际上首次实现了直流电缆和直流架空线路混合应用，解决了多端柔性直流输电系统与交流线路并联运行的协调控 制和在线切换；5）建立了高压大容量换流器和多端控制保护系统核心装备的完整试验测试平台，支撑 了核心设备

13、产业化发展。项目获得授权专利 47项（发明专利22项），发表论文44篇（SCI检索2篇，EI检索22篇），出版专著3部，获得软件著作权 4项。项目通过了中国机械工业联合会组织的成 果鉴定，鉴定委员会一致认为 “项目取得多项创新性成果，多端柔性直流输电技术处于世界领先水平”。依托项目研究成果，在广东南澳风电基地建成了土160kV/200MW/100MW/50MVE端柔性直流输电工程，于 2013年12月25日投运。工程经受了强台风、满负荷、三端无功支撑、 交流系统故障等特殊工况的考验，运行情况稳定，已成为南澳风电送出的主要通道，风电场未再发生弃风窝电现象，显著提高了南澳风电利用率，提高了运行经济

14、效益。截至2016年5月13日，工程累计输送电量 4.63亿千瓦时。本项目较原计划建设的南澳220kV交流输变电工程节省投资3亿元。项目的成功实施和推广应用，推进了柔性直流输电高压大容量换流阀、多端控制保护系统等核心设备的国产化，研发的成套装备销售额累计10.2亿元。本项目促进了世界上风电等新能源并网技术和柔性直流输电技术的发展，促进了国内先进输变电技术和高压大容量电力电子产业的升级，引领了国际多端柔性直流输电技术的发 展。论文 1: Protection of NonpermanentFaults on DC Overhead Linesin MMC-Based HVDC Systems /

15、IEEE Transactionson Power Delivery论文 2： A Steady-State AnalysisMethod for a ModularMultilevel Converter / IEEE TransactionsonPowerElectronics代表性论文专著目录论文3:采用载波移相调制的模块化多电平换流器电容电压平衡控制/中国电机工程学报论文4:智能直流配电网研究综述/中国电机工程学报论文5:多端MMC直流输电系统的优化设计方案及比较/电力系统自动化论文6:模块化多电平换流器子模块级联数量优化设计方法/电力系统自动化论文7: VSC-HVDC中直流换流器的

16、比例积分-准谐振-重复控制策略/电网技术专著8:柔性直流输电换流器的分析与设计专著9:多端柔性直流换流站值班员培训教材专著10:挤包绝缘直流电力电缆技术与应用-工程应用分册专利1 :模块化多电平换流器的直流线路瞬时短路故障的保护方法（专利授权号:CN1024038868专利2: 一种连接不同电压等级交流电网的柔性直流输电系统（专利授权号：CN102820672B知识产专利3: 一种模块化多电平三相电压源变流器（专利授权号：CN103001520B权名称专利4: 一种输电阀的测试系统及方法（专利授权号：CN102680832B专利5: 一种柔性直流输电换流站直流过压限流控制方法（专利授权号：CN

17、103618331BCN103683282B专利6:多端柔性直流输电系统中停运换流站再并列方法（专利授权号：专利7: 一种真空接触器(专利授权号：CN103489697B专利8:柔性直流换流站阀厅与直流场合建结构(专利授权号：CN103872695B软件著作权 9:基于 MMC的柔性直流输电系统综合计算设计程序(软件登记号： 2013SR065533)软件著作权10:含风电场的配网潮流计算及无功优化选址软件(软件登记号：2013SR130382)(1)广东南澳多端柔性直流输电示范工程项目整体技术成果应用于本工程。工程于 2013年12月25日投运，已成为南澳风电 送出的主要通道，运行稳定，经受了强台风、满负荷、三端无功支撑、交流系统故障等特殊 工况考验，实现了南澳岛与汕头大陆之间电能的灵活转换与相互支援。南方、华能青澳、福 澳等风电场运行情况稳定，未再发生弃风窝电现象，提高了运行经济效益。截至2016年5月13日，工程累计输送电量 4.63亿千瓦时，显著提高了南澳风电利用率。(2)云南电网与南网主网鲁西背靠背直流异步联网工程推广应用情况采用了本项目的系统设计技术、 换流阀技术、控制保护技术和关键装备。 云南电网与南