MMC 柔直换流站稳态无功能力研究

王炳辉，黄天啸，吴涛，谢欢，李长宇，陈瑞

（国网冀北电力有限公司电力科学研究院，北京市 西城区 100045）

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随着柔性直流输电技术的快速发展，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)以控制方式灵活、谐波含量低、可快速独立解耦四象限调节有功功率和无功功率的优势在可再生能源并网、多端跨区电网等应用场景受到了青睐[1-7]。我国已成功建成上海南汇两端、广东南澳三端、浙江舟山五端等多个采用MMC 的柔直工程，并正在建设采用真双极MMC 结构的张北±500kV 四端柔直电网工程。从电力系统稳定运行角度出发，当MMC 与联结变压器、桥臂电抗器等一次设备构成柔直换流站并与交流电网连接时，不仅需要重视其有功负荷，还应关注其无功能力。事实上，鉴于MMC 可迅速独立调节无功输出，MMC 柔直换流站已经成为电力系统中一种潜在的厂站级自动电压控制(automatic voltage control, AVC)资源。当近区交流电网发生无功电压调节需求时，如果MMC 柔直换流站能够快速调节无功参与AVC，将有利于避免无功功率的长距离或多级传输，实现无功功率的分层分区和就地平衡，提高电网电压稳定运行水平和网源协调管理水平。因此，MMC 柔直换流站的无功能力对于电力系统的无功区域优化和安全裕度控制显得尤为重要。

目前关于柔直换流器或换流站无功输出的研究多围绕P-Q稳态运行范围展开。文献[8]分析了稳态工况下MMC 的P-Q图与电气向量图之间的映射关系，并指出MMC 内部电动势大小是限制无功输出的主要因素；……