“最新的直流短路故障穿越技术采用可控的形式，一般是基于前桥的子模块，当直流短路，直流故障电流上升，利用前桥输出反电压的能力，把直流故障电流直接拉下来，这跟常规的直流故障穿越过程有点像。拉下来以后，阀是不闭锁的，模块精压还在，可以做一些运行，这个无功可以支撑上来，这是最新的技术。但是，它的缺点就是前桥型的器件损耗跟成本会有所上升”吴金龙先生在会上说
2015年9月7日，中国国际能源峰会在顺义拉开帷幕，9日下午，西安许继集团有限公司的吴金龙副总经理在会上畅谈了混合直输流电应用的前景。
混合直流技术
一共分为六个方面：第一、混合直流的技术优势。第二、系统结构。第三、涉及到的关键技术。第四、工程案例。第五、许继这块的进展。第六、应用前景。现在直流输电有两类，第一类采用晶闸管作为电源圆形，优点就是输电容量比较大，800kV，500A的管子，就到了800兆，损耗也非常小。缺点是它依赖电网干相，无功消耗比较大，还需要滤波器设备，特别是即发性换相失败。第二、柔性直流，一般采用关断器件的电压源型的直流输电技术。它在10个毫秒就能够响应这个功率，滤波器也不需要，它造价相对比较低，直流短路故障穿越也是比较困难。
基于前面两个特点，我们对混合直流有一个定义，采用常规直流，LCC和柔性直流VSC相结合，通过协调控制保护策略发挥LCC容量大，还有VSC控制灵活，克服缺点，提高整个直流输电技术的技术积极性的技术。
优势主要体现在三个方面：第一、可靠的大规模输电。因为以前我们采用LCC五受端存在换相失败的问题，现在我们用VSC替代，避免了这个问题。第二、稳定经济型的电压传输。可能我们在新能源这侧采用VSC，但是售管用LCC，这样叫经济型的能源传输。第三、大规模负荷高速恢复，利用VSC快速启动LCC，启动能力大，这样故障会很快的恢复。
第二、系统结构。基于前面的定义和优势，第二部分就是结构这一部分。第一种，采用送端是LCC，受端是VSC。第二、可以利用LCC的容量，在受端采用多端的形式。
第三、VSC作为逆变端可以为弱性的变压系统进行可靠的供电。第二块，送端采取VSC，受端采用LCC。第二、VSC可以接入大规模的可再生能源。第三、我们说到的送端这一侧，可以用多端送出的方式，充分利用这个受端的容量。
第四、可以在送端由于低电压控制，降低受端的换相失败的风险。
第三、一级是常规直流，还有一级是柔性直流，第一也是一样的，降低成本和损耗，提高输电规模。第二、可以利用VSC支撑交流电压，提高LCC的稳定性。第三、用VSC控制交流电压，提供交流电压，这样作为LCC的换相电压，提高整个系统恢复的速度。第四、在合适的容量配比下，一个混合系统，也可以进行供电或者大规模能源的输电。
第四、并联混合型。交流这一侧，既有LCC弱点，也有VSC的弱点，它的特点，用LCC作为输电的主要通道，因为它的容量是大的。第二、VSC作为辅助通道，因为它的容量还是相对比较小。第二、我们也可以用VSC支撑交流电压，提高这样一个交流电压的稳定性，降低LCC换相的风险。第三、也是跟前面是一样的，作为故障恢复的电源，可以快速启动常规直流，提高系统恢复的速度。第四、也是在合适的容量配比下，我们这个系统，混合直流系统也可以为新能源送出。第五、STATCOM混合型系统。我们也可以通过STATCOM交流变压，可以快速的恢复故障。
第三方面，涉及到的一些关键技术。首先，这里面的一些技术难点。对于端口的模型，这里边我们可能前面也提到了，就是电压原形，我们追求的是容量大，它的电压一般是架空线的，我们工程上一般都是采用电缆，要进行混合，可能要用架空线进行输电，这个时候直流短流故障的穿越问题比较突出。第二、端口怎么提升VSC的容量，匹配LCC。
第二、极混合型的难点。对于常规直流，潮流反转是电压反转，对于电压它的潮流反转是电流型的反转，所以这个是怎么样完成这样一个快速的潮流反转，这是一个难点。第二、它们两个的时间响应特性是不一样的，这个时候对定电流，一般是双极进行控制，也是一个问题。第三、并联混合型的技术难点。这里面第一个就是容量的配比。我们这里面既有交流的功能，又有常规直流的功能，还有柔性直流的功能，怎么样满足经济性和稳定性，分辨容量，这个可能还有很多问题需要研究。还有协调控制，怎么样协调潮流，还有无功这个问题。
STATCOM难点，STATCOM容量的提升，一般都是100兆安排的容量，但是常规直流，需要的无功是很大的，一个8000M的系统，需要5、6千兆满负荷运行的时候，所以这个时候STATCOM容量提升，怎么样去提升，然后STATCOM之间怎么样协调控制，这块也是一个难点。还有STATCOM来了以后，与之前的互补。
下面对前面的一些难点有一些更深入的说法。第一、怎么样提升换流器的容量，这是大规模功率器件的规格，有3300的，有4500的，有6500的，下面是焊接和压接式的。典型的两个电压，一个是正负320kV，还有正负500kV，前面管子上能做到的输电容量。常规的LCC换流器容量，这个容量来看，VSC的容量，仅接近LCC的1/3。
怎么样提升这个容量呢?有三个途径：第一、采用新型功率器件，因为我们国家这块比较薄弱。现在能够着手做的就是后面两个，一个是功率器件串并联，还有组合式的换流器。一个是基于器件并联子模块拓扑，还有是基于器件串联的MMC拓扑。它的发展趋势，我们用串联，或者用并联，它都是有打折扣的。MMC行列式组合，是这个图，还有一种在这个基础上，为了提高整个系统的容错能力，提高可靠性，我们采用矩阵式的形式做，这应该也是以后的一个方向。
第二、直流故障的穿越技术，由于我们要混合，必须要用架空线，由此面临直流短路故障的穿越问题，我们常规用的是干桥式的子模块，这个交流通过二极管从这儿进行故障电流。这个都是通过跳开交流开关进行保护，故障恢复的时间也是相对比较长。现在有的新的解决方案，改变采用新的子模块的拓扑，它的基本原理，我有直流导入，把这个换流阀进行闭锁，一闭锁以后，把电容的电压反向的传到这个里边，阻断了交流的馈路的通道，完成了直流短路电流的清楚，阀一闭锁，清除完了，重新检索进行运行。这边我们可以看到，这是一个故障穿越的过程，直流短路电压跌下来，然后直流电流升上去，这个是我们一个闭锁，就是子模块电压一闭锁，我们会看到子模块电压稍微有所上升，电流降了以后，维持自己的电压，最后在故障清楚以后，来检索，是这样一种过程。
但是它的问题在于什么?我们在故障期间，这个阀是闭锁的，是不能控的，闭锁之后，之模块的电压发散是不一致的，再检索运行的时候，这儿是有冲击的，然后有一个过程，才能恢复过来。
第二、关键技术就是前面说到的协调控制。这里面首先比较关注的就是启动的这个控制。协调这里边提到了是LCC-VSC的启动控制。方式一是由VSC启动，这是一个可用的技术方案。还有一种技术方案，当VSC这端午没有电源，我们必须从常规这一侧来启动，这个时候常规直流先检索，把电压控制上来，从这个上面可以看到，当LCC进行直流电压控制，因为它本身是一个电流眼的换流器，所以它的直流电压本身控制不是很好。所以，我们在稳态的协调控制里面，我们建议的控制方式，就是VSC采用直流电压控制，而不是LCC控制直流电压。交流电压也是VSC来控制，LCC只是采用直流电流的控制方式，它就比较稳定了。然后我们可以看到，这个功率节点的时候也是比较稳定的。如果我们再细心看，它的功率响应时间由我们常规直流来决定的，因为如果用VSC的功率响应时间，反应不过来，直流母线会波动很大。
上面是讲STATCOM的协调控制技术，大家可能比较关心STATCOM这个技术是怎么接进去的。这个非常简单，常规直流有暂停，STATCOM这一层，通过协调控制的接口，用IEC6044/8，直接接到系统里面。它下行的功指令和滤波器的一些信息，上行就是它的一些运行状态等。
下面是协调控制里面的控制保护分层，一般是采用四层的结构，最上层，我们这个协调控制层，就是我们这个STATCOM因为它容量现在单套，只能做到100兆，对常规直流进行控制，就要有多套，这就涉及到协调控制。最上层是协调控制层，往下就是整个装置的控制层，再往下就是采用链STATCOM，再往下就是子模块控制层。
还有一个关键技术，协调的控制技术STATCOM本身，就是它内部，这几个STATCOM内部之间的协调控制。STATCOM为什么要做协调控制呢?就是防止STATCOM支架的功率分配不均，或者他们之间无功管理的问题，所以必须进行协调控制。STATCOM在LCC这个工程里面，一般有三种控制模式，一个是暂态支撑，定电压和定无功的协调，还有防止STATCOM间无功功率环流。有三种方案，第一、根据CC模式决定控制方式。方案二，自行逆行暂态。可能咱太之间，STATCOM之间是不协调的。最简单的，之只是听上层的，只响应电流，你怎么出，我怎么响应，这个是最简单的，这个能够保证他们之间没有无功环流。但是，它的缺点还是一旦有协调控制器的速度。再往下就是STATCOM与滤波器之间怎么来协调。第一、滤波器因为两种控制模式，滤波器一种是定电压的控制模式，就是我们本身的常规直流配的滤波器是交流电压控制的，这个时候为了防止STATCOM和滤波器冲突，我们可以采用偏差控制的模式，在偏差之内，用STATCOM控制，只有超过偏差，才有滤波器控制，当然也可以反过来。还有为了防止滤波器产生过大的无功冲击，导致端口电压变化过大，我们可以用VSC快速调节来平滑这个滤波器同期产生的冲击，这个时候提高交流电压的稳定性。
第四个方面，现在的工程案例。因为混合直流是一个比较新的技术，比较前沿的技术。所以，工程案例也是屈指可数。第一、现在正在建的并联馈入的混合直流。它采用两条独立的背靠背的通道，弱点也是在换流站里边，常规直流也是1000M，正负160kV，柔性也是1000M，采用350kV的容量。为什么用混合直流?一个是做工程上的示范，另外柔性直流，这个保持电网相对比较弱的，这个短路可能是低至2.7，这个会用柔直连接，但是还不够，所以加一条常规直流。
第二、ABB Skagerrak，一共经历了三个建设时期，1976年是极1和极2，2003年为了扩容，建立了350kV和500MVar，最开始极1和极2是并行的，2014年建成了柔性直流的极，因为这里面是连接挪威和丹麦的一个通道，因为现在丹麦风电的手头率比较高，再把丹麦用常规直流和挪威连接的时候，风电的渗透率高了，随机波动性很大，常规直流不满足电压控制的要求了，就是可靠性显著降低了。这个时候要再建一个柔性直流，来提高交流电网的稳定性。它的作用就是这里面提到的，一个是提高系统的可靠性，这边有风电的时候，这个柔值可以控制这里的电压，提高可靠性，把电流质量也提高。还有具备启动的能力，这个时候有柔直在这儿，多馈路换相失败的风险也可以降低。涉及到的核心问题，一个是损耗优化，常规的损耗非常小，柔直损耗偏大，我们怎么走，能减少损耗。还有平衡电流怎么控制，还有潮流反转，他们的时间是不一样的，然后是他们的极性，一个是电压反转，一个是电流反转，极性也是不一样的，怎么协调，还有紧急功率支撑，都是一些核心的技术问题。
第三、STATCOM型的混合直流，这个是观音岩在建的，也是首个STATCOM混合型直流输电工程。是300MVar的容量。
第四、现在国网正在建的酒湖的STATCOM的工程，湘潭采用两套120MVar的STATCOM进行支撑，核心技术问题是与LCC容量组投切的协调配合，STATCOM间的协调配合。
第五部分，我们的一些相关进展。首先，我们研制了一些核心设备。因为我们要做混合直流，这个容量怎么提升上去?做了一些工作。一个是我们研制了器件并联型的子模块，当时应该是2400A，什么概念呢?如果我们现在500kV用1500A的管子，可能能做到1500MVar，如果用我们这个子模块，要做到1500兆，直流电压只用正负400就可以完成。然后我们研制了全桥型的子模块，应对直流短路故障穿越的问题。还有我们研制了压接型的子模块，是提升容量的子模块。器件并联型的，一般如果我们采用半桥，一个字模块里边是两个管子，现在我们那个工程过载要求高了，它的子模块就是8个IGBT器件，这对我们结构上的设计，包括电池应用上的设计，挑战还是比较大。
第二部分，我们前面提到了，我们还是采用这个模块化的MMC这个技术，但是我们是采用器件串联，这个子模块里面采用器件串联。为什么用这个技术路线呢?这个子模块的一个电压等级提高，子模块才会提高，这时候阀的精压相对难度比较大，这个时候我们想用有线的串联解决这个问题，把单个子模块通过有线的串联降低了子模块的数量和难度。关键问题，子模块里面要隔离，每个器件串联以后是隔离的，还有均压的技术要保证，这是我们研制出来的串联型的。
百兆乏的链式STATCOM二次设备，这个相对常规直流几十个屏柜就简单多了，这个里面可以有7个屏柜。然后搭建了实验平台，一个是具备直流故障穿越能力的MMC动模系统。第二、具备可变拓扑的混合直流等。这个是具备直流短路穿越的系统，这个采用混合型的子模块的换流器的技术路线，包括有全桥的，它的规模就是做到1000V20千瓦就可以了，验证的技术，就是混合型的鼓掌穿越技术。第二、我们前面提的既有可变拓扑的系统，我们这里有这样一个平台，把常规直流融入进去，把柔性直流融入进去，把STATCOM融入进来，对我们现在的混合直流进行一个全面的验证。百兆乏STATCOM全压试验系统，出厂之前可以进行100兆乏全电压的试验，直接就是现场这样一个35kV/100W的系统。
最后一个部分，对混合直流有一个应用展望，我总结起来有四个部分。第一、大规模的集中输电，这个是采用LCC，还有远距离的多端受电，就是VSC。在京津冀鲁、华中东四省和长三角、珠三角等负荷中心电网，实现连接大煤电、大水电、大可再生能源发电基地和负荷中心的电力高速通道。
第二、海上风电分散接入与集中并网。我国东部海岸线长，具有丰富的海上风电资源，通过多端柔性直流将分散的海上风电接入，在陆上通过常规直流集中并网接地消纳，降低了工程投资，提高了可再生资源利用效率，具有明显的技术经济性。
第三、交流大电网异步互联。这一块以后也是一个很重要的技术方向。
第四、常规直流输电工程改造。比如说，我们现在像上海、广州这些地方有多个直流的馈路，系统的安全和稳定性会受到很大的影响。第二、常规直流极，像ABB的那个工程，我们带一个极上，再新增一个柔直的极，提高控制的灵活性和输电的稳定性。第三、常规直流受端战加装大容量STATCOM，以后的应用会越来越多。
