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摘要：随着装机容量的提升，大规模风力发电并网给系统带来的影响及现阶段存在的问题也越来越受到人们的重视。电压源型直流输电技术VSC-HVDC（Voltage Sourced ConverterBasedHVDC）在国内也被称为柔性直流输电技术，是解决大规模风电并网问题的一个重要手段。由于柔性直流输电自身灵活控制潮流和交流电压的功能，对系统短路比无影响，所以可将它放置在系统薄弱环节以增强系统稳定性，适合于向远地负载、小岛、海上钻井等孤立网络供电，尤其适合用于风力发电系统。因此，在风力发电中应用基于电力电子技术的柔性直流输电技术，能使其在风电并网及正常运行中发挥重要作用。随着大功率电力电子器件的发展，柔性直流输电传输容量进一步增大，柔性直流输电自身的诸多优点使得它在电力系统中有着广泛的应用前景。
关键词：风力发电；直流输电；应用
1、直流输电技术原理
电压源换流器与交流系统之间具有关联性，可以按照以下公式计算交换无功功率和有功功率：
式当，P表示有功功率；Q表示无功功率；Us表示交流母线的电压基波分量；Uc表示交流站的輸出电压基波分量；Xc表示交流电抗器的电抗值。
从上式可以看出，移相角数值的大小可以决定有功功率的大小，如果移相角>0时，有功功率也>0，反之则小于，换流器会持续接收有功功率。按照其工作原理可以看出，为了控制无功功率，并且对其方向和大小进行调整时，首先需要调整交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量，当交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量大于0时，其无功功率也会大于0，这样换流站就能够吸收无功功率。
2、直流输电技术的特点
直流输电中的换流器是电压源换流器（VSC），该项技术是当前比较先进的电力电子技术，主要是通过可关断电力电子器件（通常为IGBT）和高频调节技术形成新型直流输电技术，能够独立控制输出的有功功率和无功功率，能够为交流系统提供电压奠定基础，具有较大的控制调整空间，便于操作。柔性直流换流站不需要提升换相电压，其能够在无源换流方式下提供无源系统供电功能以及弱系统供电功能等。此外，该项技术不需要安装无功补偿以及滤波装置，在等同容量之下，一般换流站占地面积小。
柔性直流输电技术中采用了新型的电压源换流器，与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，其最大的特点是采用可关断器件和高频调节技术，通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以实现短时间内的有功功率和无功功率独立解耦控制，也可以向无源网络供电，在电力网络出现故障之后也可以立即回复正常。在传输能量过程中，也可以实现对相连交流系统电压的灵活调控。
3、风能发电的理论基础与较远距离的大功率运输
在规定频率下同步发电设备及异步发电设备中，如果风的速度改变时，那么风力发电设备还会以原有的速度运行，来保障其提供的电力规律性。与此同时，其叶尖的速度会相对变慢，所以在该种状况下一些风能发电设备未能拥有较好的风力转变能力。变速恒定频率的风能发电设备运用新的风能转电科技，其能够将风电机设备中最好的叶尖速度情况中的风速进行监控，来保障更好的运用风能。变速恒定频率的方式与恒速恒定频率的方式相比，拥有更好的利用率，可能很好的提高阵风的利用率同时可以较好的增加功率系数等不同结构的优势。就现在科学技术而言有两种科学手段来提供变速恒定频率，为交流的励磁双向反馈型的风能发电方法与永磁性的直驱风能发电方法。
永磁性的直驱风能发电体系内的风能设备与同步风能发电设备二者之间运用相接藕合的结构联系起来，此种形式可以有效控制剩余风能发电设备体系中的存在问题较多与保护难度较大的加速齿轮元件，使发电体系的设备构造简单化。永磁性直驱发电设备的构造为：风能设备同永磁性发电设备相互结合，其提供出的存在波动性的三相的交流电能，需要最先通过整流元件成为稳定性是电能，接着通过逆变元件成为频率一定三相的交流电能，最终通过升压元件与电力系统结合并网。伴随着全新型的风能发电电场的建成，设备装机容量不断增长，长距离与较大功率的运输将为其提供技术保障。
4、直流输电的风电系统中的实际应用
柔性直流输电技术（VSC-HVDC）能够在瞬间完成无功功率与有功功率的解耦，使系统正常工作的可靠性得以大幅度提高。以电压源换流器为基础的直流输电技术较以往的晶闸管换流器的高压直流输电技术具有以下优势：首先就大型风电场而言它拥有一定的黑启动功能，从而可以使其低电压穿越能力得到相应地增加。其次它可以实现对无源网络负荷中心，如向孤岛和海上钻井平台供电。再次在电力系统进行容量扩大以及与其它系统相连接时，应用柔性直流输电则可隔离开交流系统中存在的故障电流，使之不能够进入原有的输电系统，因此不会对其短路容量造成压力，无需重新整定。在此同时柔性直流输电能够为交流侧系统提供无功补偿，使供电电能质量得到相应地改善，从而很好地实现远距离的风电场并网。
2018年4月15日，随着西电东送±1100千伏“新疆准东—安徽皖南”（即“昌吉—古泉”）特高压直流工程的最后一相导线顺利跨越长江，昌古特高压长江大跨越工程全线贯通。这个项目的正式投运标志着我国全面掌握高压大容量柔性直流输电关键技术和工程成套能力，实现了柔性直流输电技术领域的国际引领，为后期风力发电场的并网提供了更多的技术经验，很好地解决智能化下电网接纳大范围间歇式电源的问题，并且对接下来如何解决目前正在大力推广的海上风力发电电力输送等问题都提供了很好地引导。以新型换流器--电压源换流器（VSC）为基础的全新直流输电技术在以上实际工程中的成功应用充分说明了此项技术在远距离输出电流方面所具有的优点，现在日益增多的国家和地区将目光投入到此项技术。
5、结束语
综上所述，科技的发展推动着电力生产的发展，柔性直流输电技术能够有效促进废弃物、生物科技、光伏以及风能等发电行业的发展。该项输电技术的基础为电压源换流器，在对柔性直流输电技术进行全面分析之后，在实际应用期间需要全面了解该项技术优势特点以及实际经济，并且需要了解风能发电的基本原理以及长距离大功率运输，这样才能从根本上提升柔性直流输电技术对风力发电系统的作用。
参考文献：
[1]柔性直流输电技术的应用现状与前景分析[J].包玉柱.化工管理.2016（35）.
[2]柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用[J].李勇，朱晓青，秦斌，夏颂平.湖南工业大学学报.2015（01）.
（作者单位：广东粤电电白风电有限公司）
关键词：风力发电；直流输电；应用
1、直流输电技术原理
电压源换流器与交流系统之间具有关联性，可以按照以下公式计算交换无功功率和有功功率：
式当，P表示有功功率；Q表示无功功率；Us表示交流母线的电压基波分量；Uc表示交流站的輸出电压基波分量；Xc表示交流电抗器的电抗值。
从上式可以看出，移相角数值的大小可以决定有功功率的大小，如果移相角>0时，有功功率也>0，反之则小于，换流器会持续接收有功功率。按照其工作原理可以看出，为了控制无功功率，并且对其方向和大小进行调整时，首先需要调整交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量，当交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量大于0时，其无功功率也会大于0，这样换流站就能够吸收无功功率。
2、直流输电技术的特点
直流输电中的换流器是电压源换流器（VSC），该项技术是当前比较先进的电力电子技术，主要是通过可关断电力电子器件（通常为IGBT）和高频调节技术形成新型直流输电技术，能够独立控制输出的有功功率和无功功率，能够为交流系统提供电压奠定基础，具有较大的控制调整空间，便于操作。柔性直流换流站不需要提升换相电压，其能够在无源换流方式下提供无源系统供电功能以及弱系统供电功能等。此外，该项技术不需要安装无功补偿以及滤波装置，在等同容量之下，一般换流站占地面积小。
柔性直流输电技术中采用了新型的电压源换流器，与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，其最大的特点是采用可关断器件和高频调节技术，通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以实现短时间内的有功功率和无功功率独立解耦控制，也可以向无源网络供电，在电力网络出现故障之后也可以立即回复正常。在传输能量过程中，也可以实现对相连交流系统电压的灵活调控。
3、风能发电的理论基础与较远距离的大功率运输
在规定频率下同步发电设备及异步发电设备中，如果风的速度改变时，那么风力发电设备还会以原有的速度运行，来保障其提供的电力规律性。与此同时，其叶尖的速度会相对变慢，所以在该种状况下一些风能发电设备未能拥有较好的风力转变能力。变速恒定频率的风能发电设备运用新的风能转电科技，其能够将风电机设备中最好的叶尖速度情况中的风速进行监控，来保障更好的运用风能。变速恒定频率的方式与恒速恒定频率的方式相比，拥有更好的利用率，可能很好的提高阵风的利用率同时可以较好的增加功率系数等不同结构的优势。就现在科学技术而言有两种科学手段来提供变速恒定频率，为交流的励磁双向反馈型的风能发电方法与永磁性的直驱风能发电方法。
永磁性的直驱风能发电体系内的风能设备与同步风能发电设备二者之间运用相接藕合的结构联系起来，此种形式可以有效控制剩余风能发电设备体系中的存在问题较多与保护难度较大的加速齿轮元件，使发电体系的设备构造简单化。永磁性直驱发电设备的构造为：风能设备同永磁性发电设备相互结合，其提供出的存在波动性的三相的交流电能，需要最先通过整流元件成为稳定性是电能，接着通过逆变元件成为频率一定三相的交流电能，最终通过升压元件与电力系统结合并网。伴随着全新型的风能发电电场的建成，设备装机容量不断增长，长距离与较大功率的运输将为其提供技术保障。
4、直流输电的风电系统中的实际应用
柔性直流输电技术（VSC-HVDC）能够在瞬间完成无功功率与有功功率的解耦，使系统正常工作的可靠性得以大幅度提高。以电压源换流器为基础的直流输电技术较以往的晶闸管换流器的高压直流输电技术具有以下优势：首先就大型风电场而言它拥有一定的黑启动功能，从而可以使其低电压穿越能力得到相应地增加。其次它可以实现对无源网络负荷中心，如向孤岛和海上钻井平台供电。再次在电力系统进行容量扩大以及与其它系统相连接时，应用柔性直流输电则可隔离开交流系统中存在的故障电流，使之不能够进入原有的输电系统，因此不会对其短路容量造成压力，无需重新整定。在此同时柔性直流输电能够为交流侧系统提供无功补偿，使供电电能质量得到相应地改善，从而很好地实现远距离的风电场并网。
2018年4月15日，随着西电东送±1100千伏“新疆准东—安徽皖南”（即“昌吉—古泉”）特高压直流工程的最后一相导线顺利跨越长江，昌古特高压长江大跨越工程全线贯通。这个项目的正式投运标志着我国全面掌握高压大容量柔性直流输电关键技术和工程成套能力，实现了柔性直流输电技术领域的国际引领，为后期风力发电场的并网提供了更多的技术经验，很好地解决智能化下电网接纳大范围间歇式电源的问题，并且对接下来如何解决目前正在大力推广的海上风力发电电力输送等问题都提供了很好地引导。以新型换流器--电压源换流器（VSC）为基础的全新直流输电技术在以上实际工程中的成功应用充分说明了此项技术在远距离输出电流方面所具有的优点，现在日益增多的国家和地区将目光投入到此项技术。
5、结束语
综上所述，科技的发展推动着电力生产的发展，柔性直流输电技术能够有效促进废弃物、生物科技、光伏以及风能等发电行业的发展。该项输电技术的基础为电压源换流器，在对柔性直流输电技术进行全面分析之后，在实际应用期间需要全面了解该项技术优势特点以及实际经济，并且需要了解风能发电的基本原理以及长距离大功率运输，这样才能从根本上提升柔性直流输电技术对风力发电系统的作用。
参考文献：
[1]柔性直流输电技术的应用现状与前景分析[J].包玉柱.化工管理.2016（35）.
[2]柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用[J].李勇，朱晓青，秦斌，夏颂平.湖南工业大学学报.2015（01）.
（作者单位：广东粤电电白风电有限公司）