于同步發(fā)電機容量。

在電力電子裝備控制特性的主導作用下，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峻挑戰(zhàn)。目前已開始凸顯的問題主要有兩個方面：正常工況下振蕩事故頻發(fā)，新疆哈密—鄭州直流送端電網已發(fā)生次/超同步振蕩100余次，曾導致3臺直流配套火電機組同時跳機;交、直流故障下連鎖脫網事故風險加大，初步計算表明，甘肅酒泉—湖南直流送出功率將因此受到限制。

兩大科學難題和一項關鍵技術

據國家重點研發(fā)計劃項目“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”負責人康勇教授介紹，本項目以解決目前系統(tǒng)存在的上述兩大問題為主線，攻克兩大科學難題和一項關鍵技術：

1.多樣化裝備動態(tài)相互作用及寬頻帶振蕩機理

可再生能源發(fā)電基地直流外送系統(tǒng)中，電力電子發(fā)電裝備數量巨大，控制復雜且存在多時間尺度耦合，基地間及其與直流輸電的動態(tài)相互作用加劇，導致寬頻帶振蕩機理不明，建模與分析面臨極大挑戰(zhàn)。

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

復雜控制作用下，多樣化裝備間呈現多時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)電機迥異，交/直流故障時控制存在非線性切換現象，導致系統(tǒng)暫態(tài)行為演化規(guī)律更為復雜，亟須探索新條件下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定機理。

3.寬頻帶振蕩抑制與暫態(tài)穩(wěn)定控制技術

由于系統(tǒng)穩(wěn)定機理不清、動態(tài)相互作用復雜，目前缺乏有效的寬頻帶振蕩抑制方法、弱同步電網下基地暫態(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。

項目牽頭單位中國電力科學研究院是我國電力行業(yè)最具實力的多學科、綜合性科研機構。團隊成員包括我國5個電氣工程一級學科國家重點學科所在高校，擁有包含6個國家重點實驗室在內的16個國家級研發(fā)平臺。項目負責人康勇教授長期從事電力電子在電力系統(tǒng)中的應用方面的科研工作，現任強電磁工程與新技術國家重點實驗室常務副主任。

項目將提出弱同步電網中可再生能源發(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)標準等一系列自主知識產權;研制35kV/1MVA寬頻帶阻抗測量裝備，研發(fā)35kV/5MW級含風/光發(fā)電、同步發(fā)電機和直流輸電的動態(tài)模擬平臺，驗證短路比小于2條件下控制方法的有效性;項目成果直接應用于新疆、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，并推廣應用，提升我國大規(guī)模可再生能源并網消納水平，促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展。

【助推能源供給側結構性改革 促進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】

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，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。

新技術應對新挑戰(zhàn)

目前可再生能源接入技術交直流變換環(huán)節(jié)較多，降低了效率、影響了接入的便捷性。另外配電網互聯(lián)互濟和柔性調控能力不足，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建交直流混合系統(tǒng)，可以實現靈活組網，在多個交直流電壓等級集成分布式可再生能源，實現靈活安全接入;并減少變換環(huán)節(jié)，提高能源利用效率，增強系統(tǒng)控制能力，在更大范圍實現互聯(lián)互補，充分消納可再生能源。

中國科學院電工研究所原所長、國家重點研發(fā)計劃項目“基于電力電子變壓器的交直流混合可再生能源技術研究”負責人孔力研究員介紹說：“基于電力電子變壓器等構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)化配置和安全運行控制提供有效技術手段，是未來重要發(fā)展方向，應用前景廣闊。”

產學研用聯(lián)合攻關

由國網江蘇省電力公司、中國科學院電工研究所、中國電力科學研究院和浙江大學等單位組成了這一項目的產、學、研、用攻關團隊。團隊擁有新能源與儲能運行控制、新能源電力系統(tǒng)等5個國家重點實驗室，電力電子應用技術、電力電子技術與裝備研發(fā)等5個國家工程研究中心。項目團隊近年來主持了相關領域30余項國家級項目，并已研制成功1MVA電力電子變壓器樣機并掛網運行，同時是IEC“大容量可再生能源發(fā)電接入電網”技術分委會發(fā)起單位，多個國家標準及IEC國際標準的牽頭單位，研發(fā)團隊在本領域具有很強的科研水平，支撐條件完善，確保項目的順利完成。

針對交直流混合分布式可再生能源系統(tǒng)的靈活接入、互補優(yōu)化和協(xié)調控制等關鍵技術問題，研究團隊從“系統(tǒng)分析、優(yōu)化配置、設備研制、運行控制、集成示范”五個方面開展關鍵技術攻關。

在系統(tǒng)分析方面，針對電力電子變壓器等關鍵設備交直流耦合帶來的運行多樣性及動態(tài)復雜性，重點攻關基于電力電子變壓器等關鍵設備的交直流混合系統(tǒng)結構和動態(tài)特性分析方法等，解決強耦合、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)網架結構、運行方式的復雜性和靈活性對規(guī)劃帶來的復雜多維度難題，攻關交直流混合分布式可再生能源互補優(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。

在設備研制方面，針對多端口電力電子變壓器，重點攻關高效高可靠性電路拓撲及其寬載荷范圍效率優(yōu)化控制技術，使其效率達到96%;針對故障電流控制器，重點攻關集限流、分斷與線路電壓調節(jié)于一體的電力電子限流器拓撲結構和快速響應控制，對直流故障電流進行快速限流和分斷，并增強系統(tǒng)電壓控制能力。

在運行控制方面，充分利用電力電子變壓器量測信息和柔性控制能力，重點攻關交直流混合可再生能源系統(tǒng)時序遞進優(yōu)化調度方法，解決多維度、強非線性的復雜系統(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)定運行。

在集成示范方面，針對交直流分布式可再生能源的多設備、多參數集成問題，重點攻關關鍵設備集成、系統(tǒng)信息交互集成等技術，并研究系統(tǒng)測試驗證技術，開發(fā)相應的測試平臺并完成示范。

項目預期成果包括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)化運行控制系統(tǒng)、規(guī)劃設計軟件等。項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證，示范驗證結合區(qū)內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荷供電，有效提升能源利用效率和消納能力，同時保證能源供給可靠性。

項目的實施將推動交直流分布式可再生能源的技術發(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)安全運行控制能力提供核心技術和實證經驗。