摘要：介绍了２０１２年国际大电网会议（ＣＩＧＲＥ）高压直流输电和电力电子技术专委会（ＳＣＢ４）的主要专题和论文，涉及的技术领域包括：高压直流输电技术的发展———特别是千兆瓦级电压源换流器高压直流输电（ＶＳＣ－ＨＶＤＣ）工程的最新进展；灵活交流输电（ＦＡＣＴＳ）装置研发和工程应用情况；电力电子技术在可再生能源并网领域的应用等。
第４４届国际大电网会议（ＣＩＧＲＥ）于２０１２年８月２６日至３１日在法国巴黎召开。高压直流输电和电力电子技术专委会（ＳＣＢ４）作为ＣＩＧＲＥ的１６个技术委员会之一［１］，其工作范围覆盖了高压直流输电和电力电子技术研究的各个方面，也包括了所有与电力电子技术相关的电力行业，以及与这些技术有关的经济和环境方面的课题研究［２－３］。由于直流输电和灵活交流输电（ＦＡＣＴＳ）技术的快速发展和大量工程应用，本次会议中ＳＣＢ４的研究工作受到了广泛关注，共有３００多名来自世界各地的电力专家、学者以及与电力相关的管理人员和政府官员参加，其中中国国家电网公司也派出多名专家出席本次会议，国网智能电网研究院的４位专家在会上针对中国在此领域的最新发展作了８个技术报告并参与讨论，报告数量居有准备发言国家的第３位，内容涉及特高压直流输电技术、柔性直流输电技术、新能源接入技术、直流电网互联技术、标准体系建设等方面。在会上，国网智能电网研究院代表作了题为“中国直流和柔性直流技术发展”的报告，向广大参会代表展示了中国在直流领域的技术现状及战略规划情况。本次会议ＳＣＢ４就３个方面的主题展开了讨论：①高压直流输电和ＦＡＣＴＳ的新工程和运行经验，包括规划中的新工程、最近已经完成和正在建设的工程，以及电压源换流器高压直流输电（ＶＳＣ－ＨＶＤＣ）、相控换流器高压直流输电（ＬＣＣ－ＨＶＤＣ）和特高压直流输电工程的运行经验介绍等；②高压直流输电和ＦＡＣＴＳ技术的发展，包括高压直流输电换流站、ＦＡＣＴＳ装置以及特高压直流输电相关设备的研制和发展等；③高压直流输电和ＦＡＣＴＳ技术的应用，包括直流电网和多端直流系统的研究，ＦＡＣＴＳ装置如何提高交流系统的性能，如何在交流系统中嵌入高压直流输电系统以提高交流系统的容量和稳定性，如何利用电力电子技术实现大规模可再生能源的并网等。
本次大会中ＳＣＢ４共录用了２４篇论文［４］。这些论文内容涵盖了ＬＣＣ－ＨＶＤＣ，ＶＳＣ－ＨＶＤＣ和电力电子技术及其应用的最新发展；１１００ｋＶ直流输电设备研制；千兆瓦级ＶＳＣ－ＨＶＤＣ工程建设；直流电网相关研究等。但有些论文的内容并不局限于某一推荐主题，也讨论了与其他推荐主题相关的内容。
本文将重点对ＳＣＢ４大会推荐文章以及会议中所讨论的直流输电和电力电子技术的一些热门话题进行介绍。
１高压直流输电和ＦＡＣＴＳ最新工程和运行经验
１．１最新工程介绍
中国的专家介绍了大连跨海ＶＳＣ－ＨＶＤＣ工程的最新进展。该工程用于从大连北部区域向南部市区供电，工程额定参数为１０００ＭＷ／３２０ｋＶ，计划２０１３年投入商业运行。该工程将为大连南部地区电网提供可靠电力输送、电压支撑、黑启动等能力。
加拿大的专家介绍了利用ＶＳＣ－ＨＶＤＣ技术代替ＬＣＣ－ＨＶＤＣ技术建设第３条ＮｅｌｓｏｎＲｉｖｅｒ直流双极输电线路的方案。专家阐述表明，若采用ＬＣＣ－ＨＶＤＣ方案，由于受端是弱系统，将导致最大无功需求达到１０００Ｍｖａｒ。最后，在仿真软件ＰＳＳ／Ｅ中建模和仿真验证了相关结论。
西班牙和法国的专家介绍了法国和西班牙ＶＳＣ－ＨＶＤＣ互联工程的特点、采用的原因以及该工程建成后的控制和运行情况。该工程投资７００万欧元，计划２０１４年投入商业运行，将使西班牙和法国之间的功率交换由１２００ＭＷ提高到
３２００ＭＷ。
１．２最近完成和正在建设的工程
ＡＢＢ专家介绍了瑞典和芬兰之间将新修建的一条直流输电线路，以增加两国之间的电力输送。该工程额定参数为８００ＭＷ／５００ｋＶ。另外，专家还介绍对已有的一条直流架空线路进行升级、改造，将使直流电压等级达到５００ｋＶ。专家还分析了系统之间的相互影响，例如次同步振荡、两站交流滤波器间谐振、直流输电线故障处理等。
有专家提出了适用于电容换相换流器高压直流输电（ＣＣＣ－ＨＶＤＣ）的一种控制策略，以实现ＣＣＣ－ＨＶＤＣ接入弱交流系统后能正常工作。通过在ＲｉｏＭａｄｅｉｒａ背靠背工程中的仿真，验证了该控制策略的有效性。
ＣａｐｒｉｖｉＬｉｎｋ柔性直流联网工程运行在单极模式下，并使用架空线和大地回路进行输电。由于两端交流系统都为弱系统，验证工程控制和保护系统的可行性需要使用工厂系统测试和带电测试等。美国的Ｉｎｔｅｒｍｏｕｎｔａｉｎ直流输电工程在１９８６年投入运行，工程额定参数为１６００ＭＷ／５００ｋＶ。但由于加州电力供应紧张以及消纳大量风电接入，计划对该工程进行升级和改造。
１．３电压源换流器、高压直流输电和特高压直流输电工程运行经验ＮｅｌｓｏｎＲｉｖｅｒ直流输电系统由１９７８年建设的汞弧阀直流系统和１９８４年建设的晶闸管阀直流系统共同构成。为了增加传输容量和保持系统稳定性，需要对这２条直流系统进行升级，包括更换汞弧阀、改善换流阀冷却系统、购买备用阀变压器、更换晶闸管模块管子等。通过升级改造，将使得系统计划维护停运时间大大减少。
中国国家电网公司介绍了其直流工程的运行经验。目前，中国国家电网公司已有１０条在运行的直流工程和３条正在建设的工程。ＳＣＢ４也对世界范围内运行的直流工程从２００９—２０１０年之间的性能进行了统计，包括其停电频率和时间等。其中换流变压器故障导致的停电是影响系统强迫能量不可用率（ｆｏｒｃｅｄｅｎｅｒｇｙｕｎａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，ＦＥＵ）的主要因素。在２００９—２０１０年间，变压器故障导致的停电时间占直流系统平均停电时间的７９．０％，其他交流设备导致的停电时间占直流系统平均停电时间的４．１％。
２高压直流输电和ＦＡＣＴＳ技术最新进展
２．１高压直流输电换流站
中国的专家介绍了在中国建设１１００ｋＶ特高压直流输电工程的可行性，阐述了主电路绝缘配合的设计，重点介绍了１１００ｋＶ直流换流阀的结构。韩国专家对基于模块化多电平换流器的ＶＳＣ－ＨＶＤＣ系统的电容电压控制问题进行了讨论，提出了几种方法来实现对各个子模块电容电压的平衡控制。
Ａｌｓｔｏｍ的专家介绍了多种ＤＣ／ＤＣ换流器的拓扑结构，以促进未来大型直流电网的建设。另外，还介绍了其在生产厂房建设的２４ＭＷ的ＶＳＣ－ＨＶＤＣ示范工程，工程采用全尺寸样机，主要是为了验证各种模块化多电平拓扑的可行性。
中国的专家介绍了其正在开展的模块化多电平换流器高压直流输电（ＭＭＣ－ＨＶＤＣ）动模仿真平台建设情况。该动模系统将可以实现４５１电平ＭＭＣ－ＨＶＤＣ系统的物理和数字混合仿真，通过扩展还可以完成多端直流输电系统和可再生能源并网等相关仿真验证工作。
２．２ＦＡＣＴＳ设备
日本的专家介绍了利用新一代电力电子器件ＳｉＣ研制的１００ｋＶＡ的配电网静止同步补偿器（Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ）。该Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ样机采用三电平Ｈ桥子模块构成的多电平换流器拓扑，其电力电子开关采用了１．２ｋＶ的ＳｉＣＪ－ＦＥＴ器件，在无滤波器情况下利用器件的高速开断能力得到了理想的电压波形。
２．３特高压直流输电设备
中国的专家介绍了在１１００ｋＶ特高压直流输电设备研发中所遇到的问题和可行的解决办法。相关的研发工作主要集中在高压侧换流阀和穿墙套管的研制。１１００ｋＶ高压换流变压器的工作特性通过样机试验进行验证，并将在２０１２年完成相关型式试验。也有专家提出了在现场进行换流变压器的组装和试验的建议。
３高压直流输电和ＦＡＣＴＳ技术最新应用
３．１直流电网和多端直流系统
在过去２年，Ｂ４技术委员会已有约７个工作组开展了关于未来直流电网相关技术的研究，还计划新设立７个与直流网络相关的工作组，具体内容涵盖直流系统设计和关键直流设备等。这些论文讨论了高压直流输电与ＦＡＣＴＳ技术在中国与印度的广阔用武之地，这些国家引入了世界最高的直流电压和最大的容量，而在欧洲，电压源换流器系统被应用于离岸风电场的电力传输。
加拿大专家提出了在多端直流电网中使用直流功率控制器来调节线路输送功率，以增加直流系统的可控性。功率控制器基于双向晶闸管换流器，串联在直流线路中以控制直流电网的功率流动。通过在３端和７端环形ＶＳＣ－ＨＶＤＣ系统中的仿真，验证了其可行性。
欧洲多名专家组成的研究小组介绍了他们在直流电网技术和运行规范等方面所做的相关工作。他们主要考虑了由电压源换流器组成的辐射状直流电网（即多端直流系统），重点对直流潮流控制、短路电流抑制、故障定位和清除等方面进行了研究。另外，来自法国的专家对多端系统中的控制和保护进行了仿真分析，并在５端环形直流网络中验证了稳态和暂态情况下控制的可行性。有专家介绍了环形直流电网的控制和保护方案，并通过数字仿真验证了
５端系统在稳态和动态下的运行特性。
中国的专家介绍了正在规划建设的舟山５端柔性直流海岛联网示范工程的相关情况，该工程将成为世界首个多端柔性直流输电工程。专家详细介绍了该项目已经开展的相关工作，包括系统拓扑选择、控制和保护的协调配合、黑启动等关键问题。
３．２ＦＡＣＴＳ设备提高交流系统性能
Ａｌｓｔｏｍ的专家介绍了利用Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的无功补偿能力满足可再生能源系统接入配电网系统中的并网方法，并在含风电场接入的某配电网中进行了验证。结果表明只需６Ｍｖａｒ容量的Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ就能满足当地电网公司的并网导则。
３．３交、直流混合系统
欧洲专家介绍了利用高压直流输电系统参与交、直流互联系统紧急控制的相关研究工作。该研究基于欧洲含高压直流输电系统的欧洲大陆电网（ＥＮＴＳＯ－Ｅ）和东欧／前苏联电网（ＩＰＳ／ＵＰＳ）交流系统网络进行。由于ＶＳＣ－ＨＶＤＣ没有换相失败问题，可以为系统提供电压支撑，因此，当系统发生故障或电压跌落时，ＶＳＣ－ＨＶＤＣ快速动作以维持系统正常运行。
意大利专家介绍了西地中海区域内建设的交、直流混合多端网络，其通过ＥＮＴＳＯ－Ｅ连接到北非电网。研究人员分析了该多端网络的规划，重点讨论了技术选择、方案设计和系统规划等方面的问题。
３．４用电力电子技术实现大规模可再生能源并网中国的专家介绍了中国和英国正在联合开展的提高大规模可再生能源并网能力的柔性输电网络研究情况。该项目由国家自然科学基金委员会和英国工程与自然研究理事会联合资助，西安交通大学、国网智能电网研究院、东北电力大学和英国帝国理工学院等单位联合承担了此项目的研究工作。
欧洲专家介绍了欧洲正在建设的ＢｏｒＷｉｎ２和ＨｅｌＷｉｎ１这２个大型海上风电场，它们都采用了多电平ＶＳＣ－ＨＶＤＣ技术将风电场连接到陆上交流电网。专家详细介绍了２个工程的结构设计和电气参数选择。除了模块化多电平换流器，专家还重点介绍了其他相关技术，如将风电场侧变压器并联以增大系统可用性等。
有专家介绍了美国正在建设的含６个背靠背换流站的交、直流互联工程。该工程在前期部分将采用ＶＳＣ－ＨＶＤＣ技术，而在后期部分将采用ＬＣＣ－ＨＶＤＣ技术。建设该工程最主要的目标之一，是在互联的３个交流系统间通过灵活的直流功率调整以最大化地利用可再生能源。
４结语
高压直流输电和电力电子技术的发展及其应用依然是今年ＣＩＧＲＥ的热门话题。本次ＳＣＢ４重点讨论了１１００ｋＶ特高压直流输电技术、千兆瓦级ＶＳＣ－ＨＶＤＣ工程建设、直流电网前期研究、ＦＡＣＴＳ新技术以及相关工程关键技术等。特别是对于千兆瓦级ＶＳＣ－ＨＶＤＣ工程建设和大型海上风电场通过直流电网接入陆上交流系统，专家们给予了较多的关注。同时，中国专家介绍的相关最新研究成果也得到了各国学者的高度关注和认可。