世界柔性直流输电工程建设与应用案例

世界柔性直流输电工程建设与应用案例名目\l“_TOC_250008“工程概览 2\l“_TOC_250007“工程详述 3Hellsjon工程 3\l“_TOC_250006“Gotland工程 4\l“_TOC_250005“DirectLink工程 7Tjaereborg工程 7\l“_TOC_250004“EaglePass工程 9\l“_TOC_250003“CrossSoundCable工程 10\l“_TOC_250002“MurrayLink工程 12\l“_TOC_250001“TrollA工程 13\l“_TOC_250000“Estlink工程 14工程概览9项，均取得了良好的运行1项在建。其中6项工程在欧洲，2项在大洋洲，2项在北美洲。柔性直流工程的地理分布如图4-1所示。工程的主要技术指标如表4-1所示。Estlink图4-1 世界柔性直流工程分布图表4-1 ABB公司世界范围内已经投运的VSC-HVDC工程的主要技术指标两侧沟通 直流电 直流工程名称HellsjonGotland

国家瑞典 1997-03瑞典 1999-06

额定功率3MW/3Mvar50MW/±30Mvar

电压 压

长度〔kV〕〔〔kV〕〔kV〕〔A〕10/10±101501080/80±803502×70132/110±803426×5910.5/10.5±93582×4.3132/132±15.91100背靠背

运营商VBElnätSwedenGEABSwedenDirectlinkTjaereborgEaglePass

澳大 1999利亚 -12丹麦 2023-08美国-墨西 2023哥 -09

3×60MW/±75Mvar7.2MW/-3~+4Mvar36MW/±36MVar

TransÉnergieU.S.NorthPowerAustriliaEltraDenmark续表4-1 ABB公司世界范围内已经投运的VSC-HVDC工程的主要技术指标工程Cross

投运国家 额定功率时间330MW/

长度两侧沟通电压〔kV两侧沟通电压〔kV〕直流电压〔kV〕直流电流〔A〕345/138±1501175132/220±1501400132kV/

运营商AEPSoundCableMurrayLink

美国 2023澳大利亚 2023

±75Mvar200MW/+140~-150Mvar

2×402×180

USATransÉnergieU.S.TrollA 挪威 2023 40MW

50Hz56kV/0-63Hz

±60 － 4×70 TransÉnergieAustralia爱沙Estlink 尼亚 2023工程详述

350MW

- ±150 1230 105

STATOILNorway2.11997年3月，ABB公司进展了首次

Hellsjon工程

图4-2 Hellsjon工程系统单线图图4-3 Hellsjon工程实景图图4-4 Hellsjon工程三维布局图Gotland工程19996月，瑞典哥特兰〔Gotland〕VSC-HVDC工程投入运行。这是世界上第一个商业化运行的VSC-HVDC工程，额定容量50MW，两端的沟通电网电压80kV，直流电压±80kV350A，输电距离70km。该系统将Nas风电场的电能送到Visby市。为风力发电供给电压支持且承受地下电缆输送电能，对环境的影响很小。Gotland工程的运行阅历说明，柔性直流输电与沟通输电并联运行很好地解决了以下问题：使沟通电网更易于监测，减弱了功率变化对沟通电网造成的压力；随着风电功率的增加，电压质量得到明显改善，减小了电压跌落等给敏感负荷〔如大型工业企业〕带来的损失；路损耗，有助于实现调度自动化。图4-5 Gotland工程系统单线图图4-6 Gotland工程实景图图4-7 Gotland工程三维布局图DirectLink工程2023年，澳大利亚投运的Direct Link工程将南威尔士电网和昆士兰电网连接起来并在两个电网之间进展电力市场交易，线路传输的功率由市场交易结果打算。该工程额定 DirectLink工程的显著特点：o (1)6条59公里的输电电缆全部埋于地下；量 (2)系统设计保证输电线上传输的功率可以准确地计算和把握；弱沟通电网的母线电压。8 DirectLink工程的运行阅历说明它已精彩地实现了全部的设计功能。0MW〔3×60MW〕/±75Mva2.4r

Tjaereborg工程

图4-8 DirectLink工程系统单线图图4-9 DirectLink工程实景图6×59km。该工程主要目的是异步联网进展电力交易并满足环境要求。2023年6月，丹麦投运了用于风力发电的VSC-HVDC示范工程Tjaereborg工程，7.2MW/-～+4Mva9k3584.3km程主要为了解决风力发电引起的无功功率和电压问题。Tjaereborg工程主要用于验证VSC-HVDC凭借其优秀的把握性能能否将风电功率高质量并牢靠地送出。Tjaereborg工程风电场端换流站出口频率跟随风机频率转变，与TjaereborgVSC-HVDC输电线路与沟通输电线路并联，0.5MW时，沟通线路单独运行，发电功率高于0.7MW时，直流线路单独运行，发电功率在0.5MW到0.7MW之间时则是两条线路并联运行。Tjaereborg工程的成功运行为我们积存了以下阅历：低风速和高风速时风机的启停；把握风机自动同步，实现交直流并联线路的平滑切换；孤立风场可借助VSC-HVDC进展黑启动；46～50Hz，不连风机时，变频范围可以轻松地到达30～65Hz。图4-10 Tjaereborg工程单线图图4-11 Tjaereborg工程实景图图4-12 Tjaereborg工程三维布局图EaglePass工程2023年9月，由EPRI、AEP和ABB联合在美国的伊格帕斯〔EaglePass〕建设了1个承受VSCEaglePass的输电力气，解决了EaglePass电网的电压支撑问题，同时也解决了美国电网与墨西哥电网之间电能交换容量的限制问题。该工程的VSC可以STATCOM方式运行，为两端电网供给36Mvar的无功补偿容量。EaglePass工程承受背靠背输电方式主要基于以下三点缘由：经济因素，节约了直流电缆的投资；线路走廊的限制，避开了重申请沟通架空线走廊的难题；统将不能正常工作。图4-13 EaglePass工程系统单线图图4-14 EaglePass工程实景图①IGBT阀平台③冷却水泵④冷却水塔⑤换相电抗器⑥电阻箱⑦电容器组⑧变压器图4-15 EaglePass工程平面布局图CrossSoundCable工程20237CrossSoundCableNewEngland电网非同步联网，直流线路承受2×42km海底电缆，两端沟通电压345/138kV，工程额定容易和长距离的海底电缆输电CrossSoundCable工程将柔性直流输电的直流电压和〔即单个换流器容量2023年8月美ABB公司VSC-HVDC技术进展历程中具有里程碑意义。〔192根光纤合成6生物不被损害，另一方面也保护海缆免遭捕鱼器械、船锚等的破坏。CrossSoundCable工程在2023年美国8.14大停电黑启动中起了很好的作用，尤其20秒内无功从＋100Mvar摆到－70MvarCrossSoundCable系统沟通母线电压始终保持不变。图4-16 CrossSoundCable工程系统单线图图4-17 CrossSoundCable工程实景图图4-18 CrossSoundCable工程三维布局图MurrayLink工程2023年8月，澳大利亚投运的MurrayLink工程，额定容量220MW，两端的沟通2×180km地澳大利亚南部RiverLand电网与Victoria电网非同步互联。Murray Link 工程实现了两端换流站的独立把握，必要时向其所连的弱沟通电网供给无功支持和电压把握，运行阅历说明Murray Link工程极大地提高了沟通电网的电压稳定性和电能质量。图4-19 MurrayLink工程系统单线图图4-20 MurrayLink工程两端换流站实景图TrollA工程202310TrollA备供电，额定功率2×45MW，两端的沟通电压132/56kV，直流电压±60kV，直流电流缆输电和环境保护要求。此外，钻井平台上的同步电动机需要变频〔0～63Hz〕调速，运行电压在0～56kV范围内变化，而且换流站的空间和重量都受到限制。TrollA如图4-23所示，便于在钻井平台上安装调试。TrollA工程在把握系统中参与了执行电机调速和转矩把握的指令侧的把握系统硬件平台完全一样。在电机的整个运行范围内，VSC-HVDC系统始终保线，在进展陆上远程把握，故障检测以及平台换流站检修时使用。图4-21 TrollA工程单线图图4-22 TrollA工程实景图〔平台中心部位〕图4-23 TrollA工程海上换流站模块程2023年12月，Estlink工程竣工，并于2023年1月正式投入运行，通过2×74km2×31km的地下电缆联接了芬兰