面向城市电网扩容改造的双端型柔性分频输电系统M3C 换流站建模与控制研究

夏 春，江俊涛，胡守东，刘沈全，王秀丽

（1.国家电网公司西南分部，成都 610041；2.华南理工大学 电力学院，广州 510641；3.西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安 710049）

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分频输电系统通过降低输电频率至50/3 Hz，可以显著减少交流线路的阻抗和对地电纳，从而提升线路容量，改善输电效率，降低无功补偿需求，是一种兼具经济和技术优势的新型输电方式[1-2]。

大力开发可再生能源是我国推进能源革命和完成“碳中和、碳达峰”目标的重要技术手段。分频输电技术可以显著提升能源外送环节的经济技术性能，且更适合双馈型风力发电机的低转速特性，有利于简化机组结构、降低成本。因此，当前针对分频输电系统的研究也主要集中于可再生能源规模化送出领域，其典型结构如图1（a）所示[3-4]，利用可再生能源机组的网侧控制特性直接输出低频电能，经集电、升压后输送至受端变频站，变换电能频率至50 Hz 后汇入工频电网。该方案无需送端变频站，可有效降低建设与维护成本，在海上风电等送端工况恶劣、运维不便的场景具有较好的应用潜力。

另一方面，随着中心城市用电负荷的迅猛增长，城市电网扩容改造成为一个备受关注的问题。增加输配电线路回数是最为直接的扩容方法，但是我国中心城市征地成本较高，新建线路成本极其昂贵，经济性较差。分频输电技术可以充分挖掘既有线路和网架结构的输电潜能，如图1（b）所示，通过在线路两端设置变频装置，构建类似于高压直流输电系统的点对点式分频输电通道，可使既有线路运行于低频，提升线路容量和输电效率，降低潮流变化引起的母线电压波动，并有效缓解城市电网备用容量不足及区域输电阻塞等问题。……