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2026年第50卷第11期
- 摘要：千万千瓦级海上风电基地高效送出是支撑海上风电大规模开发的关键，国内外正在积极探索新型汇集组网方式。文中对海上直流枢纽、海上交流枢纽、陆上直流枢纽3类组网方案的场景适应性进行了比较分析。针对中国广东阳江超大规模海上风电集中直送内陆负荷中心的场景，研究了基于陆上直流枢纽的海陆一体组网送出方案，提出了直流组网中采用模块化多电平换流器（MMC）拓扑、直流断路器及直流快速开关（HSS）的配置方案。针对半全桥混合MMC+HSS配置方案，提出不依赖于集中式直流耗能装置的盈余功率平衡方案并应用于实际工程，提出3种海上风机分布式耗能快速调用方法，并对这些新方法的特性与适用性展开比较分析。结合工程实例，通过数字仿真验证了海陆一体组网送出系统及其直流故障清除和穿越方法的可行性，为超大规模海上风电高效输送的工程实践提供了全新解决方案。关键词：海上风电;海陆一体组网;模块化多电平换流器;快速开关;故障穿越;分布式耗能3|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：为经济高效地实现大规模新能源基地的直流汇集与送出，文中提出了一种基于晶闸管的有源辅助换相直流变压器（AAC-DCT）。AAC-DCT采用交流面对面连接的6脉动晶闸管桥和二极管桥作为主换流环节，且包含由少量全控器件子模块构成的子模块链（SMC），用以辅助晶闸管换相。AAC-DCT被设计为仅提供直流变压与电气隔离功能，故SMC也仅需具备较低的电压输出能力（约为低压侧额定直流电压的15%），用以输出换相电压来驱动6个晶闸管桥臂交替导通。基于AAC-DCT提出了适用于千万千瓦级新能源基地的分区多端直流汇集方案，将多个中小规模分区的功率通过较低电压等级的直流汇集线路送至汇集站，再由AAC-DCT升压至特高压直流后集中送出。该方案可解决交流汇集方案所面临的无功补偿和电压控制问题，并可大幅减少直流汇集系统的换流器及线路投资成本。虽然AAC-DCT不具有柔性控制能力，但其所构成的多端直流系统仍可通过送受端换流器的电压调控实现潮流灵活控制。最后，通过仿真验证了AAC-DCT及分区多端直流汇集方案的可行性。关键词：新能源基地;晶闸管;直流变压器;子模块链;有源辅助换相;多端直流汇集;无功补偿;电压控制1|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：为解决城市电网规模扩张导致的输电通路受限与功率调控灵活性不足等问题，针对现有多端协调控制策略难以适配城市电网特殊运行需求的应用局限，提出了一种功角驱动的虚拟联络功率协调控制策略。该策略通过建立换流站功角与功率间的映射关系，模拟交流电网的潮流调节机制，自动调整有功功率以响应分区电网内的快速功角波动，从而实现区域间自适应功率互济。该策略显著降低了换流站对上层功率指令的依赖，形成了以中时间尺度上层优化指令为基准，以短时间尺度本地自适应调节为补充的分层调控架构。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台,对基于模块化多电平换流器的多端柔性直流（MMC-MTDC）系统进行了建模与仿真分析。结果表明，所提出的控制策略可在100 ms内快速响应系统工况变化，与本地无控制方案相比，可显著降低换流站功角偏差，在城市区域Ⅰ发生负荷骤增500 MW工况下，目标片区间功角偏差较未采用本地控制时降幅高达75%，验证了该策略的有效性。关键词：城市电网;功率协调控制;多端柔性直流输电;模块化多电平换流器;换流站;功角控制灵活性0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：在大规模新能源接入电力系统背景下，电网频率和电压稳定问题愈发突出，采用传统控制的柔性直流输电系统缺乏对受端电网的主动支撑。为此，文中提出一种具有主动支撑能力的柔性直流输电系统送受两端构网型控制，其中，送端换流站采用孤岛控制，受端换流站采用基于直流电压调节的混合同步控制。混合同步控制将跟网型控制与构网型控制柔性结合，等效增大同步控制环中的惯性和阻尼，从而提升系统的暂态稳定性。为在故障期间维持换流器电压源特性，提出了基于虚拟阻抗的换流器故障限流控制方法，并研究了故障限流控制对系统稳定性的影响。最后，基于所提出的柔性直流输电系统构网型控制结构，提出了系统送受两端协调控制策略，实现了“无通信”调用送端新能源能量参与受端电网频率调节。在PSCAD/EMTDC中搭建了海上风电双端柔性直流输电系统仿真模型，验证了所提柔性直流输电系统送受两端构网型控制的有效性。关键词：柔性直流输电系统;新能源;构网型控制;混合同步控制;暂态稳定性;故障穿越;故障限流控制;虚拟阻抗1|1|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：二极管整流单元（DRU）与模块化多电平换流器（MMC）串联拓扑的混合直流输电系统因其具有较大的经济优势，在新能源基地外送系统中具有较好的应用前景。文中首先介绍了适用于海上风电送出系统的混合直流拓扑结构以及送、受端的控制策略；为了解决稳态运行时海上风电、DRU与MMC存在的功率不平衡问题，提出了两种子模块平均电压控制策略。然后，提出了送、受端换流器与海上风电系统的协同启停流程，分析了启停过程中海上风电功率与DRU交直流侧开关状态切换时间对送端子模块电容压升的影响。最后，搭建了二极管混合直流的PSCAD/EMTDC仿真模型，验证了所提稳态运行及启停策略的有效性。关键词：海上风电;二极管整流单元;直流输电系统;稳态运行;启停1|3|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：随着柔性直流输电技术的快速发展，受端电网将逐渐呈现出柔性直流输电与常规直流输电混合多馈入的场景。文中基于全系统阻抗法研究了混合多馈入受端电网中模块化多电平换流器(MMC)与电网换相换流器(LCC)间的交互振荡特性。首先，基于谐波状态空间法分别建立了计及谐波耦合特性的MMC和LCC的宽频阻抗模型，并进一步构建了受端系统的全系统阻抗模型。其次，基于全系统阻抗分析法研究了混合多馈入受端系统的潜在振荡风险、主导振荡节点及其关键影响因素，进而确定源-荷划分方案，分析MMC与LCC之间的交互振荡特性。最后，通过搭建LCC-MMC混合双馈入受端系统的时域仿真模型，验证了理论分析的正确性。关键词：混合多馈入受端系统;柔性直流输电;振荡;阻抗模型;模块化多电平换流器;电网换相换流器0|1|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：针对高比例新能源并网导致系统电压稳定性下降、惯量支撑不足的问题，提出具备主动支撑能力的采用子模块储能型模块化多电平换流器（MMC）拓扑的静止同步补偿器(STATCOM)控制策略。首先，基于直流电压和系统频率设计了故障检测机制，实现装置稳态与暂态运行模式的自适应切换。其次，在故障期间，控制子模块储能型MMC-STATCOM释放储能单元的能量弥补系统功率缺额；在负荷扰动时，引入频率下垂系数调节储能单元充放电功率，抑制频率波动。最后，在PSCAD/EMTDC以及RTDS仿真平台中对所提协调控制策略进行验证。仿真结果表明，在不同暂态过程中，子模块储能型MMC-STATCOM在提供无功支撑的同时，可快速响应频率变化，平抑系统中的功率波动，有效提升高压直流输电受端系统综合稳定性。关键词：直流受端系统;暂态稳定性;静止同步补偿器;子模块;储能;模块化多电平换流器;电压支撑;频率支撑1|2|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：传统高压直流输电受端采用电网换相换流器，交流电压跌落时关断角裕度降低，极易引发换相失败。可关断电流源换流器凭借其主动关断能力有效规避了换相失败风险。然而，在暂态工况下，可关断电流源换流器的全控器件关断后须借助避雷器导通以辅助换流过程，但避雷器导通会引入额外的强迫换相环节，对系统谐波特性产生影响。针对当前该类换流器理论解析研究不足的问题，开展了可关断电流源换流器谐波特性解析分析与滤波器应力评估研究。首先，分析了可控电网换相换流器在稳态与暂态工况下的开关时序差异及其对换流特性的影响。其次，推导了计及强迫换相角影响的换流器各阶段电压、电流解析表达式。再次，基于快速傅里叶变换理论，对交直流两侧的各次谐波分量进行了精确解析。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型，验证了所提谐波解析方法的正确性和有效性，并通过仿真对不同工作模式下滤波器电流应力进行校核。关键词：电流源换流器;电网换相换流器;避雷器;谐波;换相;暂态工况;电流应力0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：基于电压单闭环控制的构网型柔性直流换流站对交流电网具有良好的电压支撑能力，但在功率低频段(0~100 Hz)，尤其是近工频段(46~54 Hz)存在较大振荡风险。文中首先建立了柔性直流换流站的详细理论分析模型，推导了并网点功角开环传递函数，揭示了功率近工频段和低频段振荡产生的机理并提出了抑制原则。然后，针对两种振荡风险，提出了低频段阻尼控制策略，分析了该策略对功角开环传递函数以及低频段阻抗的影响。结果表明，阻尼控制器提供的阻抗能够与模块化多电平换流器原有阻抗分离为加和解析式。在此基础上，提出了补偿低频段负阻尼积分面积的参数设计方法，并给出了参数解析选择范围。最后，从理论分析和电磁暂态仿真两方面验证了所提模型和阻尼控制策略的正确性。关键词：柔性直流输电;换流站;构网型控制;电压单闭环控制;近工频振荡;阻尼控制;参数设计0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：换相电压与临界关断角共同作用于换流器最小关断面积，进而影响高压直流系统的换相失败。现有研究通常忽略故障期间最小关断面积的动态变化，导致某些工况下对换相失败的误判，同时影响抑制效果。为解决上述问题，首先，计及交流故障下换相电压及临界关断角的动态特性，预测故障期间换流器最小关断面积，提出换流器关断安全裕度系数并依此预判换相失败；其次，计算故障和稳态下关断面积的差值，建立关断面积补偿量与关断角的定量关系，基于关断安全裕度系数的预判结果，通过补偿故障期间关断面积抑制换相失败；然后，结合故障恢复期间关断安全裕度系数与直流电流动态特性，通过调整恢复期间的关断面积优化直流电流指令，在实现后续换相失败抑制的同时加快直流恢复速度；最后，在PSCAD/EMTDC上搭建直流仿真模型，验证了所提换相失败预判方法及抑制策略的有效性及相较于现有方法的优越性。关键词：高压直流输电;换相失败;关断面积;安全裕度;预判方法;抑制策略0|1|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：大规模新能源并网和多直流馈入使得受端电网的交直流故障耦合特性更加复杂，亟须能够支撑多直流馈入系统稳定机理和运行特性深度研究的典型算例。为此，基于多直流馈入受端电网换相失败及稳定特性研究的一般方法，提出了典型算例的6个关键设计指标。同时，结合受端电网的实际拓扑和控制参数，构建了含大规模新能源接入的多直流馈入系统典型算例。通过全电磁暂态建模与仿真验证，表明所提典型算例能够完全反映实际多直流馈入受端电网的规模、强度、多直流换相失败特性和复杂交直流电网的稳定特性，可满足实际应用要求。关键词：多直流馈入系统;典型算例;新能源;换相失败;稳定性;仿真;建模1|1|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：近年来，相继提出了多种基于全控器件的可控关断换流器拓扑结构来根治高压直流输电系统的换相失败问题并取得了重要进展，但普遍存在因全控型器件数量较多或容量较大引起的造价高、可靠性低的问题。为此，文中提出一种新型可控关断混合型电网换相换流器（HLCC）拓扑结构。该拓扑构建了集中关断的相间全控和半控器件混合电路，通过由半控器件构成的转移电路连接各个桥臂，三相三个桥臂共用一个由全控器件构成的关断电路，提升了关断电路的全控阀及其并联的避雷器利用率。与现有的可控换相换流器相比，将用于强迫换相的关断电路全控器件的数量减少了2/3。为验证该拓扑，搭建了数字仿真（PSCAD/EMTDC）与物理动模试验系统。试验结果表明，所提拓扑在交流系统发生单相接地、相间和三相短路等典型故障工况下均能实现无换相失败稳定运行。关键词：高压直流输电系统;换相失败;可控关断;电网换相换流器;拓扑;关断电路;物理动模试验系统0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：针对传统模块化多电平换流器（MMC）功率密度低以及现有桥臂交替换流器需配置大容量直流支撑电容等问题，提出一种高功率密度的新型三相非对称桥臂复用换流器（TAMC）拓扑及其控制方法。TAMC的其中两相采用复用型交替桥臂结构，实现了高模块利用率与高功率密度，并省去了桥臂电抗器；第3相保留传统MMC的上下桥臂结构，用于稳定直流电压，从而省去直流支撑电容。文中详细分析了TAMC的运行机理，提出了关键参数设计准则，并设计了涵盖交直流电流控制与桥臂能量平衡控制的闭环控制策略，确保系统在宽范围功率因数及电网电压暂降等多工况下的稳定运行。仿真及硬件在环实验结果表明，所提拓扑在显著降低子模块数量与电容储能量、消除桥臂电抗器的同时，具备良好的运行性能，验证了所提拓扑的可行性及控制策略的有效性。关键词：柔性直流输电;模块化多电平换流器;功率密度;低成本;桥臂;能量平衡;故障穿越0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：通过直流组网外送是新能源基地的可行输电方案，但现有的子模块混合型模块化多电平换流器(MMC)在面对单一线路故障时要求全部换流站动作，无法满足选择性。为实现低成本且具选择性的直流故障清除，提出一种双直流端口换流阀混合型MMC(DCH-MMC)，其核心思想是在半桥阀段外嵌套一层全桥结构外壳，实现MMC直流端口电压的翻转，从而对故障线路施加负电平实现选择性清除。文中对新拓扑的直流故障清除原理、电气应力和参数设计进行了分析，并在直流电网环境中进行了验证。结果表明，所提方案在故障发生后13.4 ms即可清除故障。与现有工程方案相比，所提方案可以减少约25%~40%的投资成本。关键词：柔性直流输电;多端口换流阀;模块化多电平换流器;故障清除;全桥子模块0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：特高压柔性直流输电工程通常采用具备直流故障清除能力的混合型模块化多电平换流器，并要求全桥子模块占比超过50%，造成工程的投资成本和运行损耗较高。针对中国内陆大规模新能源经架空线远距离输送场景，提出了一种低成本高低压阀组异构型特高压柔性直流输电系统，该系统仅需配置37.5%的全桥子模块即可实现无闭锁直流故障穿越。首先，介绍了系统的拓扑结构与运行特性，提出了系统的稳态控制策略。然后，分析了系统的暂态运行特性，提出了系统的交、直流故障穿越策略。在此基础上，对比分析了所提输电方案和常规特高压柔性直流方案的经济性。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建高低压阀组异构型特高压柔性直流输电系统模型，仿真验证了所提拓扑方案与控制策略的有效性。关键词：特高压直流输电;阀组;模块化多电平换流器;故障穿越;新能源并网;架空线路;全桥子模块0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：特高压大容量直流变压器是实现“沙戈荒”大规模新能源基地直流汇集与输送的关键装备。文中提出了一种基于容性部分能量转移原理的多端口特高压大容量直流变压器。该直流变压器中的桥臂连接于汇集侧与送出侧之间，仅须承担汇集与送出端口的电压差，而且可将汇集侧的直流功率直接传输至送出侧。同时，该桥臂通过交替并联于汇集侧、串联于汇集侧与送出侧之间实现电流的切换，其内部子模块电容通过吸收、释放功率实现高效的容性能量平衡。此外，该直流变压器采用晶闸管与二极管阀组，可以有效降低设备成本、提高运行效率。该直流变压器具备多端口结构，能够隔离汇集端口故障，且不影响其他汇集端口的正常运行。文中详细介绍了所提直流变压器的拓扑结构、运行原理、参数设计方法、控制策略，以及故障阻断与故障后切换运行策略。通过仿真算例验证了所提直流变压器及其运行原理设计的有效性，并给出了其与模块化多电平换流器在功率器件数量、储能及损耗方面的定量对比结果。关键词：“沙戈荒”地区;直流变压器;特高压直流输电;直流汇集;多端口;容性能量转移;直流故障0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：为提升高压直流输电系统抵御换相失败的能力，基于逆阻型集成门极换流晶闸管（IGCT）的混合换相换流器（HCC）新型拓扑结构,完成了HCC换流阀工程设计，并在灵宝改造工程中实现其工程应用。围绕HCC换流阀关键元器件选型、电气设计原理及绝缘配合策略开展了系统研究，并进行了电场分布仿真、阀损耗评估、控制系统兼容性分析、绝缘与运行试验验证等多项工程适配性研究。HCC换流阀工程样机通过了绝缘与运行试验性能验证，在5 500 A大电流条件下成功实现连续6次换流阀主动关断，表明HCC换流阀样机能够实现快速、可靠的故障电流关断，验证了其工程可行性。关键词：高压直流输电系统;换相失败;混合换相换流器;逆阻型集成门极换流晶闸管;故障电流关断;绝缘配合0|0|0更新时间：2026-08-21
新型电力系统高压直流形态构建及装备技术
- 摘要：随着新型电力系统建设的推进，中国储能装机规模快速增长。尽管市场化进程不断推进，但并非所有储能项目均通过市场方式实现运营，其成本回收机制呈现出多样化特征，部分仍沿用非市场化方式。在现有储能调用研究中，运行成本通常被纳入优化决策建模。然而，针对成本回收机制及其对政策敏感性的深入分析仍有待加强。为此，文中以重庆电网这一典型受端电网为研究对象，结合其未来发展态势，构建储能成本回收模型，分析影响多类型储能成本回收的关键因素，并测算其成本回收周期。面向储能成本回收的实际诉求，综合考虑电网运行要求、储能成本回收需求以及政府稳价约束，基于现行储能调用机制，优化受端电网的储能调用策略，为政策设计及储能调用机制的完善提供量化分析依据。关键词：受端电网;储能;成本回收;优化决策;调用0|2|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：为减少大规模海上风电集群弃风损失和提升沿海多能协同调度效能，提出一种含海上风电制氢的沿海能源系统两阶段优化调度方法。首先，在风氢系统中考虑上下游风电场耦合出力特性与来流风向驱动的功率跟随效应，提出了风向角可变的多风电场群动态能量转移模型。其次，针对海上风电汇集线路故障的情况，提出一种适应其故障的风氢系统自治运行策略；依托运氢船舶,构建了海陆耦合的氢能供应链网络。进而，考虑风电预测偏差、负荷需求波动以及汇集线路故障不确定性的影响，提出一个含海上风电制氢的沿海能源系统两阶段鲁棒优化方法，并采用嵌套式列与约束生成算法进行求解。最后，算例验证结果表明，不确定性影响下系统运行成本下降了9.03%，证明了所提方法的有效性和优越性。关键词：海上风电;制氢;风电集群;能量动态转移;沿海能源系统;列与约束生成;鲁棒优化;不确定性0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：针对现有电解槽模型多以小时级或分钟级为时间尺度刻画其运行特性，未充分挖掘其秒级响应特性导致其运行效率低、新能源消纳能力不足等问题，提出计及电解槽秒级响应特性的碱性(ALK)电解槽和质子交换膜(PEM)电解槽混合制氢系统功率最优分配策略。首先，剖析ALK和PEM电解槽的运行机理，绘制其功率-效率曲线。其次，依据曲线上的最高效率点、额定功率点和过载功率点，并考虑两种电解槽的运行成本、单体容量、响应性能以及PEM电解槽的秒级启停和秒级调节等运行特性，制定ALK-PEM混合电解制氢系统的最优功率分配策略。在此基础上，结合多电解槽双层阵列轮值运行规则，实现混合电解制氢系统组间阵列功率的合理分配。最后，以中国黑龙江某地区示范项目的实际数据为例，验证所提ALK-PEM电解槽最优功率分配策略能够在促进新能源消纳的同时提高制氢收益。关键词：电解制氢;电解槽;质子交换膜;秒级特性;最优功率分配;阵列轮值0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：光储直流微网系统面临光伏功率波动及负载快速切换等动态扰动时，母线电压易产生不确定性波动，而依赖固定参数整定的稳压控制策略，难以实时响应系统状态变化和适应复杂工况变化。文中设计一种融合强化学习SARSA算法的双向DC-DC变换器自抗扰电压控制策略。利用线性扩张状态观测器来估算并补偿系统总扰动，同时引入人工智能算法对控制器参数进行优化调整，实现了观测器参数的实时自适应调整。最后，针对多种扰动工况，在数字仿真平台和物理实验平台上对所提基于SARSA和线性自抗扰控制（LADRC）策略与其他策略开展对比验证。仿真和实验结果显示，SARSA-LADRC策略具有较好的母线电压控制效果。关键词：直流微网;电压控制;变换器;SARSA算法;线性自抗扰控制;人工智能0|0|0更新时间：2026-08-21
- 摘要：配电网台区负荷结构复杂、数据量庞大，其中的温控型台区负荷受极端气温影响更为显著，这进一步加剧了台区负荷的波动性与随机性。为提升海量台区负荷在高、低温气象条件下短期预测的效率与精度，文中提出一种基于累积效应温度特征修正与增量学习的台区短期负荷预测模型。首先，在日内时间尺度下，针对负荷与温度特征的波动规律差异，构建了动态累积效应温度特征修正模型。其次，利用XGBoost与层次聚类技术，实现了对大规模混合台区的双层精细化分型，并采用上述修正模型对温度敏感型台区的温度特征进行修正，构建多类型台区的高关联度特征数据集。然后，结合iTransformer神经网络与增量学习方法，建立了高效、高泛化性的在线增量负荷预测模型。最后，以上海地区6 251个台区的负荷数据为例进行仿真验证。验证结果表明，所提台区负荷预测模型具有较快的训练速度和较高的预测精度。关键词：配电网;负荷预测;台区;极端天气;累积效应;增量学习0|2|0更新时间：2026-08-21
学术研究
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