海上换流站工程技术详解

海上换流站在整体布置安装、设备抗盐雾、设备防潮及设备可靠性等方面要求与海上变电站基本一致。但由于换流站本身的特点，其相关技术除了包含海上变电站设备的主要技术外，还包括换流器所采用的拓扑结构、模块化多电平换流器 （Modular Multilevel Converter，MMC）换流站电气设备的选型、换流站控制保护系统等内容。

（1）换流站拓扑结构。换流站的拓扑结构是直流输电系统的关键技术之一，可分为传统的两电平、三电平等电平数较低的换流器和应用于柔性直流输电系统的MMC。选择不同的拓扑结构对柔性直流输电系统的系统特性、功能类型、造价水平等方面影响很大，工程中选择合适的拓扑结构至关重要，是直流系统设计的重点之一。

（2）模块化多电平换流器。早期柔性直流输电采用两电平或三电平换流器技术，但存在谐波含量高、开关损耗大、中点电压平衡问题等缺陷。而模块化多电平换流器技术通过多个开关模块叠加得到较高的直流电压，避免了开关器件的直接串联，降低了输出电压的谐波含量。MMC具有开关损耗较低、故障穿越能力强等优势。目前欧洲各国的最新海上风电并网均采用基于MMC拓扑结构的柔性直流输电技术，此技术有成为海上风电主流并网技术的趋势。

MMC具有以下明显优点：

1）从根本上解决了两电平或三电平由于依赖器件串联升压带来的均压问题。

2）IGBT开关损耗很低，提高了系统整体传输效率，减小了系统电磁噪声。

3）可实现低电压穿越，提升系统的稳定性。(www.xing528.com)

4）由于电平数量的大量提高，使得换流系统并网点谐波含量很少，无需交流侧高频滤波器，节省了投资成本和占地面积。

5）模块化的结构使得容量拓展和冗余设计更为容易。

因此，MMC结构的VSC-HVDC输电方式更适合作为大容量、长距离海上风电的接入方式，对此展开相关内容的研究已成为了海上风电并网技术发展的必然需求。

（3）换流站电气设备选型。换流站的电气设备选型与常规变电站存在很大差异，即使在直流换流站中，常规直流换流站和柔性直流换流站的电气设备也有一定的区别，因此明确换流站电气设备选型的原则思路和计算方法具有重要的意义，是系统安全稳定运行的技术基础和重要依据。

（4）换流站的控制保护系统。换流站的控制保护是换流站运行的核心，直接决定系统能否安全稳定地运行。控制保护系统包含直流系统的运行控制、站间协调控制及保护配置等重要功能，是体现直流系统技术优势的关键因素，因此控制保护系统是换流站的重要关键技术之一。