系统优化建议：VSC-HVDC输电系统的优化

4.2.2.1 VSC-HVDC输送方式概述

随着电力电子技术不断地发展，VSC-HVDC输电技术为风电的远距离传输提供了一种新的可能。VSC-HVDC输电技术是在VSC技术和全控型功率器件 （GTO、IGBT、IGCT等）基础上发展起来的一种HVDC输电新技术。目前，世界上已有多个已投产或在建的应用于风电接入的VSC-HVDC工程。德国的世界上最大的海上风电场通过海底和地下电缆由VSC-HVDC接入系统，国内的上海南汇风电场接入系统也采用了VSCHVDC输电技术。VSC-HVDC送出方式原理示意图如图2-6所示。

4.2.2.2 VSC-HVDC输送方式特点

与LCC-HVDC输电技术普遍采用晶闸管和移相换流不同，VSC-HVDC换流站采用的是电压源换流器VSC，功率器件采用的是绝缘栅双极型晶体管IGBT，通过PWM控制能够自动调整电压、频率、有功和无功，将HVDC输电技术应用于只有几兆瓦到几十兆瓦的功率相对小的直流输电系统。

1.优点

相比HVAC输电和LCC-HVDC输电，VSC-HVDC输电具有诸多适用于风电接入的优越性，具体如下：

（1）VSC-HVDC输电系统对潮流和电压具有可控性，从电能质量及输电稳定性来说，VSC-HVDC输电能使风电场等输出的电压、电流基本满足电能质量要求，实现交直流隔离，一方面对于提高电网稳定性有重要意义，另一方面可以最大限度地发挥可再生能源的发电能力。

（2）LCC-HVDC输电靠控制无功补偿器 （如电容器）的投切达到无功补偿目的，其控制比较复杂，同时成本较高。VSC不仅不需要交流侧提供无功功率，而且能够起到STATCOM的作用，即动态补偿交流母线的无功功率，稳定交流母线电压。这表明，如果VSC容量允许，故障时VSC-HVDC输电系统既可向故障区域提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率的紧急支援，从而提高系统电压和功角稳定性。(www.xing528.com)

（3）VSC电流能够自关断，可以工作在无源逆变方式，不需要外加的换向电压，从而克服了LCC-HVDC输电的受端必须是有源网络的缺陷。

（4）多个VSC可以接到一个固定极性的直流母线上，易于构成与交流系统具有相同拓扑结构的多端直流系统，运行控制方式灵活多变，是实现风电场 （尤其是海上风电场）与电网或用户连接的理想输电方式。

（5）对环境友好，VSC-HVDC输电系统产生的低频电场和磁场远小于国际公认的容许值，换流装置产生的无线电干扰水平基本上小于相关国标现有限值规定，通过相关措施能基本滤除传导进入交、直流输电线的高频电流谐波，抑制它们产生的高频电磁干扰。

2.缺点

同时VSC-HVDC输电技术也存在以下缺点：

（1）技术性约束。VSC-HVDC输电的容量较小，换流器的损耗比LCC-HVDC换流器的损耗高。现已投运的VSC-HVDC输电工程最大容量为200kV/400MW。在建或规划的欧洲的HelWin1工程容量为250kV/576MW，BorWin2工程容量为300kV/800MW，DolWin1工程容量为320kV/800MW。我国容量最大的VSC-HVDC输电工程为厦门的320kV/1000MW跨海VSC-HVDC输电重大科技示范工程。这些在建项目说明VSC-HVDC输电的容量有进一步提高的空间。

（2）经济性约束。VSC-HVDC输电与HVAC输电的等价距离亦主要取决于换流站的造价，目前国产200MVA的采用VSC的STATCOM 已经在广东投产 （200MVA 的STATCOM投资约8000万元），更大容量的STATCOM正在研制中，价格大概为400元/kVA以内。考虑VSC-HVDC换流站设备成功国产化，且考虑交流系统变电站的投资，则VSC-HVDC输电与HVAC输电的等价距离大为降低。对220kV 电压等级输送500MW电能情况下交流与直流输电方式的投资成本进行比较，两输送方式下的平衡距离可降到20km左右。

进一步对比LCC-HVDC与VSC-HVDC，从工程经济特点来说，VSC-HVDC输电设备比较少（主要是滤波器容量小，甚至可以没有），比LCC-HVDC换流站占地面积小 （目前同等容量可以小40%），建造海上平台费用较小。