北极星智能电网在线讯:城市电网分区柔性互联装置的定容方法
一、研究背景
目前大型城市电网受制于短路容量的限制和500 kV/220 kV电磁环网的安全隐患，一般采取220 kV电压等级分区运行模式。如图1所示，采用柔性电力电子装置可以实现分区间的柔性互联，是解决大型城市电网发展问题的一个新思路。
图1 城市电网分区柔性互联示意图
城市电网分区柔性互联以后，一方面，分区间有功功率支援能缓解城市电网分区运行所面临的电力平衡和N-1故障后潮流过载的问题;另一方面，分区发生故障的暂态过程中，互联装置两端都能提供动态无功支撑电网电压，平抑电压波动，为预防电压稳定提供了新手段。
由于分区柔性互联装置的容量大小决定了装置造价，研究装置定容方法是规划阶段的重要内容。目前，有关城市电网分区互联运行方式下的研究已有较多进展，但对于分区柔性互联装置的容量确定方法尚未见报道。本文首次研究了城市电网分区柔性互联装置的定容问题，并在国内首个示范工程方案论证中应用。
二、分区柔性互联装置
分区柔性互联装置是指能在不增加短路电流的前提下实现分区间相互联络并能灵活控制联络间潮流的柔性电力电子装置。由于柔性直流换流站占地相对较少，适合在城市电网中应用，因此分区柔性互联装置也特指基于柔性直流技术的装置。
分区柔性互联装置采用基于模块化多电平换流器(MMC)的两端背靠背结构。MMC具有高度模块化的特点，通过调整子模块数量可实现MMC系统的电压和功率等级的灵活配置，便于系统扩容，有利于缩短工程设计和加工周期;同时，MMC具有公共直流母线，这使得MMC结构的分区柔性互联装置可以工作在高电压大功率场合。
三、装置容量与无功输出
改变MMC输出线电压，就可以改变MMC与交流电网间等效电抗上的电压，从而改变装置注入电网的无功功率大小。由于MMC输出线电压幅值受到电压调制比的约束，因此装置无功输出大小也受到相应约束限制。
本文依据已有研究中MMC的功率运行范围进一步推导得出容量和最大无功输出的关系(图2所示)，发现装置容量和最大无功输出呈分段线性关系，并存在两个关键点——无功输出效率转折点t和无功输出起步点s。
图2 容量和最大无功输出关系Qmax-Sr曲线
