采用柔性直流孤岛方式支撑的远距离大容量海上风电新能源送出系统具有十分广阔的应用前景。目前陆上柔性直流技术及装备已基本成熟，但是海上风电输电系统受限于平台承重限制，无法安装能够辅助换流阀进行故障穿越的交流耗能装置。现有的直流耗能装置独立布置，需要独立的水冷、供能、控保系统等，成本较高，且在短时多脉冲工况下耗能组件承受较大的电热应力。因此，亟需探索耗能装置与柔性直流换流阀的集成构造方法，研究耗能组件与柔性直流换流阀集成后的动作特性与性能提升方法，实现集成耗能装置的新型柔性直流换流阀的研制与应用。

齐磊教授课题组针对海上风电盈余功率消纳场景下集成耗能装置的新型柔性直流换流阀的技术瓶颈，深入分析了秒级多脉冲工况耗能组件的工作原理与半控/全控器件的动作特性，突破了耗能组件最优化配置、半控/全控器件的可靠应用、耗能组件短时电压利用率提升与动作损耗降低等多项关键技术，研制了1.5MW实验样机，成功实现了耗能单元仅需在柔性直流换流阀1/3子模块中进行配置，耗能组件电压利用率从45%提升至76%，单次关断损耗从3.2 J降低至0.3 J，以独立耗能装置为基准，成本至少降低40%。本成果实现了耗能装置与柔性直流换流阀的集成，有效提升了耗能组件的电气性能，极大降低了海上风电盈余功率消纳的成本，为集成耗能装置的柔性直流换流阀提供了基础理论与关键技术支撑。

2022年12月，该研究工作的系列成果《A Modular Multilevel Converter with Integrated Energy Dissipation Equipment for Offshore Wind VSC-HVDC System》、《A Voltage-Boosting Submodules Based Modular Multilevel Converter With Temporary Energy Storage Ability for Fault Ride Through of Offshore Wind VSC-HVDC System》和《A Low Cost DC Chopper with Coupling Transformer for Offshore Wind VSC-HVDC System》连续发表在国际顶级一区SCI期刊IEEE Transactions on Sustainable Energy和IEEE Transactions on Power Electronics上，新能源电力系统国家重点实验室是论文的通讯单位,并申请多项发明专利。

研究工作得到了由华能集团牵头的国家重点研发计划项目《柔性直流海上换流平台轻型化关键技术研究》的资助。

Reference：[1]Sihang Wu; Xiangyu Zhang; Wenxuan Jia; Yuan Zhu; Lei Qi; Xiaojiang Guo; Xiaofeng Pan; A Modular Multilevel Converter with Integrated Energy Dissipation Equipment for Offshore Wind VSC-HVDC System, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2021, 13(1): 353-362.

[2]Sihang Wu; Lei Qi; Zhiguo He; Wenxuan Jia; Xiangyu Zhang. A Voltage-Boosting Submodules Based Modular Multilevel Converter With Temporary Energy Storage Ability for Fault Ride Through of Offshore Wind VSC-HVDC System, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2022, 13(4): 2172-2183.

[3]Lei Qi; Sihang Wu; Xiangyu Zhang; Meng Zhang; Chengzhu Liu; Hongbin Wang; Long Wu; A Low Cost DC Chopper with Coupling Transformer for Offshore Wind VSC-HVDC System, IEEE Transactions on Power Electronics, 2022, 37(5): 4979-4984.

[1]齐磊;单天培;吴思航;张翔宇;郭小江;潘宵峰. MMC子模块电路拓扑结构、故障穿越方法及其应用. (授权）

[2]齐磊;何治国;朱媛;张翔宇;吴思航;郭小江;潘宵峰.换流阀故障自穿越等效试验方法及其应用. (授权）

[3]齐磊;贾文萱;张翔宇;吴思航;郭小江;潘霄峰. 集成盈余功率耗散功能的柔性直流换流阀及控制方法. (受理）

[4]齐磊;张翔宇;朱媛;吴思航. 海上风电VSC-HVDC系统新型直流耗能装置及其控制方法. (受理）

初审：李何筱

复审：张洪

审核：彭跃辉