直流换流站

直流换流站是位于高压直流输电工程两端、实现交流与直流相互转换的设施。站内包括换流阀、换流变压器、交直流开关设备、滤波器、冷却系统,以及决定功率大小和方向的控制保护系统。每条点对点直流工程至少有两座换流站,多端直流工程则在每个接入点各设一座。

目前主流的换流技术有两种。电网换相换流器(LCC)采用晶闸管阀,两端均需较强的交流电网,且需消耗无功功率,因此换流站内配有大型滤波器和电容器组。电压源换流器(VSC,国内常称柔性直流)通常采用模块化多电平结构,使用IGBT阀,可独立控制有功和无功功率,并能向无源网络供电。VSC换流站更为紧凑,这在海上尤为重要,因为海上换流站需建在平台上。

换流站在直流工程的投资和工期中占很大比重,而换流阀、换流变压器和海上平台的制造产能集中在少数供应商手中。对规划海上电网和远距离输电走廊的输电运营商而言,供货档期、框架协议和标准化设计已成为战略性问题。换流设备交货期可能长达数年,因此项目进度往往取决于供货档期,而非审批进度。

换流站的可用率决定了整条直流线路的经济性,因此业主十分关注冗余配置、备用变压器策略以及与制造商签订的长期服务协议。选址同样是一项约束:陆上换流站需要靠近坚强变电站的大块用地,其位置也决定了新电源、储能和大型负荷可以在何处接入。

技术详情

  • •主要设备:换流阀、换流变压器、平波电抗器、交直流滤波器、开关设备和冷却系统
  • •LCC换流站采用晶闸管,VSC换流站采用IGBT,通常为模块化多电平换流器(MMC)
  • •接线方式包括单极、双极、背靠背和多端
  • •海上VSC换流站建在平台上,与风电场集电系统相连
  • •每座换流站的损耗通常约为额定功率的0.7%至1%

为什么重要

换流站是直流输电工程的枢纽,也是电网中最具战略意义的节点之一。其位置表明大规模受入电力或海上风电在何处落地,以及新项目可用的电网容量可能在哪里出现或受到争夺。泰拉智能的电网地图将换流站与输电线路、变电站和电源一同展示,企业洞察则可识别其背后的业主、运营方和制造商。

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