IEC TS 63291-22023 高压直流（HVDC）电网系统和连接换流站 功能规范指南和参数列表 第2部分参数列表标准立项发展报告

高压直流（HVDC）电网系统和连接换流站功能规范指南和参数列表第2部分：参数列表标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:HighVoltageDirectCurrent(HVDC)GridSystemsandConnectedConverterStations-GuidelineandParameterListsforFunctionalSpecifications-Part2:ParameterLists摘要随着全球能源转型进程的加速推进，以风电、光伏为代表的可再生能源大规模开发与远距离输送需求日益增长，高压直流（HVDC）输电技术凭借其在远距离、大容量电能传输方面的显著优势，已成为构建新型电力系统的重要技术支撑。多端直流电网和直流电网技术的快速发展，对换流站设备的功能规范与参数定义提出了更高要求。在此背景下，国际电工委员会（IEC）发布了IECTS63291-2:2023《高压直流（HVDC）电网系统和连接换流站功能规范指南和参数列表第2部分：参数列表》，作为IECTS63291-1功能规范指南的重要补充，系统规定了HVDC电网系统和连接换流站在功能规范编制过程中所需的完整参数列表。本报告对该标准的立项背景、编制历程、技术内容、核心创新点及推广应用价值进行了全面分析。报告指出，该标准填补了国际上HVDC电网系统功能规范参数定义领域的空白，为换流站设备制造商、电网运营商、工程咨询机构及科研院所提供了统一的技术语言和参数框架，对推动直流电网技术的工程化应用和国际化发展具有重要的引领作用。该标准已于2023年9月29日正式发布实施。关键词：高压直流输电；直流电网；换流站；功能规范；参数列表；国际电工委员会；标准化Keywords:HVDCtransmission;DCgrid;converterstation;functionalspecification;parameterlists;IEC;standardization一、引言1.1标准立项背景在全球应对气候变化、实现碳中和目标的宏观背景下，能源结构向清洁低碳方向转型已成为国际共识。根据国际能源署（IEA）的预测，到2050年全球可再生能源发电量占比将达到70%以上。然而，可再生能源资源分布与负荷中心往往呈现逆向分布特征——大型风电、光伏基地多位于偏远地区或海上，而用电负荷集中在经济发达的城市群和工业区。这一结构性矛盾对电力输送的规模、距离和效率提出了前所未有的挑战。高压直流（HVDC）输电技术凭借其输电容量大、损耗低、输送距离远、控制灵活等优势，在大规模可再生能源外送、跨区域电网互联、海底电缆输电等场景中发挥着不可替代的作用。截至目前，全球已投运的HVDC输电工程超过200项，中国已建成世界规模最大的HVDC电网，"西电东送"战略中多条±800kV特高压直流输电线路投入运行。与此同时，直流输电技术正从传统的"点对点"两端输电模式向多端直流（MTDC）和直流电网（DCGrid）方向演进，欧洲已规划建设覆盖北海海上风电集群的多端直流电网，中国也已在张北地区建成世界首个柔性直流电网工程。1.2标准立项必要性直流电网技术的工程化应用面临一系列新的技术挑战，其中功能规范（FunctionalSpecification）的标准化问题尤为突出。功能规范是工程项目建设的技术源头文件，它定义了系统应实现的功能目标、技术性能指标、接口条件、运行要求和验收准则等核心内容。对于HVDC电网系统而言，由于其涉及多个换流站、直流线路、直流断路器等多元设备的协调运行，功能规范的编制难度远高于传统的两端直流工程。在实际工程实践中，不同项目、不同业主、不同设备供应商在编制功能规范时往往采用各自的技术模板和参数体系，导致以下突出问题：一是各换流站设备参数定义不统一，影响系统集成和互操作性；二是功能规范的深度和广度差异大，难以进行横向比较和技术评审；三是缺乏统一的技术语言，增加了国际项目合作中的沟通成本和技术风险。因此，制定统一的HVDC电网系统和连接换流站功能规范参数列表国际标准，对于规范工程建设、促进技术进步、降低项目风险具有迫切的现实需求。1.3标准立项意义IECTS63291-2:2023的发布实施，为全球HVDC电网系统和连接换流站的功能规范编制提供了统一的参数框架和标准化模板。该标准不仅填补了IEC标准体系中直流电网功能规范参数定义领域的空白，更对以下方面产生了深远影响：1.技术引领作用：为直流电网技术从科学研究走向工程应用提供了标准化的技术支撑，加速了多端直流和直流电网技术的产业化进程。2.产业协同效应：统一了设备制造商、系统集成商、业主单位之间的技术对话平台，有利于缩短项目开发周期，降低工程建设成本。3.国际合作基础：为跨国直流电网项目的技术对接和工程实施提供了共同的语言和规则，促进了全球范围内的技术交流与合作。二、标准编制概况2.1标准基本信息IECTS63291-2:2023是由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）发布的技术规范（TechnicalSpecification），标准全称为《高压直流（HVDC）电网系统和连接换流站功能规范指南和参数列表第2部分：参数列表》（Highvoltagedirectcurrent(HVDC)gridsystemsandconnectedconverterstations-Guidelineandparameterlistsforfunctionalspecifications-Part2:Parameterlists）。该标准于2023年9月29日正式发布，目前为现行有效状态。根据国际电工委员会技术工作分类，该标准归属于IEC第8技术委员会（IECTC8）——"电能供应系统"（Systemsaspectsforelectricalenergysupply）归口管理，标准分类号为"输电网和配电网综合"。这一定位表明该标准属于电力系统层面的系统性技术规范，而非单纯的设备标准。2.2编制背景与历程IECTS63291-2:2023的编制工作始于IECTC8框架下的系统研究。随着直流电网技术在全球范围内的快速发展，IECTC8充分认识到制定直流电网系统级功能规范标准的重要性和紧迫性，于2010年代末期启动了系列标准编制计划。该系列标准分为两个部分：-IECTS63291-1：《高压直流（HVDC）电网系统和连接换流站功能规范指南和参数列表第1部分：功能规范指南》——主要提供功能规范编制的整体指导框架，包括功能规范的结构、内容要求、编制流程等。-IECTS63291-2：《高压直流（HVDC）电网系统和连接换流站功能规范指南和参数列表第2部分：参数列表》——作为第1部分的重要配套标准，系统列出了功能规范中应包含的全部技术参数的名称、定义、单位、数据类型和推荐取值范围等。该系列标准编制过程中，广泛吸收了来自全球主要电力企业、设备制造商、科研机构和高等院校的专家意见，充分考虑了已投运直流工程的实际运行经验和正在建设中的直流电网项目的技术需求。其中，中国、欧洲各国在柔性直流输电和直流电网领域的工程实践和技术积累，为标准编制提供了重要的参考素材。2.3标准定位与技术性质需要特别指出的是，IECTS63291-2:2023属于IEC技术规范（TechnicalSpecification）类别，而非国际标准（InternationalStandard）。技术规范是IEC在技术尚未完全成熟或市场应用尚在初期阶段时发布的规范性文件，其权威性和约束力低于正式国际标准，但高于技术报告。这一发布形式体现了该标准制定策略的审慎性和务实性——既为当前直流电网工程的功能规范编制提供及时的指导，又为未来技术发展和经验积累留出了更新迭代的空间。预计随着直流电网工程应用规模的扩大和经验的积累，该技术规范有望在未来升级为正式国际标准。三、标准主要内容3.1标准总体框架IECTS63291-2:2023作为功能规范参数列表的系统性文件，构建了一个层次清晰、逻辑严密的参数体系。该标准的内容框架可概括为"系统级—换流站级—设备级"三个层面，覆盖了HVDC电网系统功能规范编制所需的全部技术参数维度。在系统层面，标准规定了HVDC电网系统的总体架构参数、运行模式参数、系统性能指标参数、保护配置参数和通信接口参数等，为系统的整体功能定义提供了参数化描述工具。在换流站层面，标准针对每座换流站的功能特性，规定了换流站类型参数、容量参数、控制模式参数、无功补偿参数和站级保护参数等，确保换流站作为系统核心节点的功能明确性。在设备层面，标准将参数范围延伸到换流阀、换流变压器、直流电抗器、直流断路器、隔离开关等关键设备的技术参数，使功能规范与设备采购规范之间形成了有效的衔接。3.2参数体系构建方式该标准在参数列表的构建上采用了维度分解的系统方法论。每一类参数均从多个维度进行了全面刻画：基本标识维度定义了参数的名称、编号、版本和适用范围，确保参数在全生命周期中的可追溯性。定义描述维度给出了参数的准确技术定义、物理含义和引用的标准依据，避免理解歧义。数值属性维度规定了参数的数据类型（如布尔型、整数型、浮点型、枚举型等）、计量单位、精度要求和取值范围，为参数赋值提供了规范约束。来源属性维度标注了参数的来源类型，即属于设计输入条件、技术方案选择结果还是性能验算输出值，为功能规范编制的流程管理提供了依据。生命周期维度则规定了参数在不同阶段（设计、建设、调试、运行、维护）的适用性和管理要求。这种维度化的参数描述方法，使得参数列表不仅是简单的清单罗列，更是一种结构化的知识表达工具。3.3主要参数类别该标准涵盖的主要参数类别包括以下几个方面：系统级参数涉及直流电网的拓扑结构参数（如节点数量、线路长度、网架结构类型）、额定电压等级、额定传输容量、系统接地方式、潮流控制策略等，这些参数定义了直流电网的基本技术形态和运行边界条件。换流站级参数包括换流站的有功功率容量、无功功率调节范围、过载能力、控制模式（定功率控制、定电压控制、频率控制等）、换流器拓扑类型（两电平、三电平、模块化多电平换流器等）、直流侧与交流侧的接口参数等，保障每座换流站在系统中的功能定位清晰明确。运行性能参数规定了系统在各种工况下的运行性能要求，包括稳态运行时的电压偏差范围、频率偏差范围，暂态过程中的最大暂态过电压、故障清除时间、功率恢复速率等，这些参数是评估系统设计方案是否满足功能需求的关键判据。保护与安全参数涉及直流线路保护、换流器保护、直流断路器开断能力、故障电流限制要求、过电压保护配合等参数，确保系统在故障情况下能够安全可控地实现故障隔离和恢复。通信与控制系统参数规定了站间通信方式、通信延时要求、控制系统的冗余配置要求、同步精度等参数，为直流电网的多站协调控制提供技术保障。3.4与传统标准的对比分析与IEC此前发布的传统HVDC标准（如IEC60633《高压直流输电术语》、IEC61975《高压直流输电系统系统试验》等）相比，IECTS63291-2:2023具有鲜明的创新特征。传统HVDC标准主要针对"点对点"两端直流输电系统，其参数体系基于双端系统的简化拓扑进行设计。而本标准的参数体系面向多端直流和直流电网的复杂拓扑，增加了多站协调控制参数、直流潮流分配参数、站间通信参数等特有的参数维度。此外，传统标准侧重于设备的技术要求和试验方法，而本标准聚焦于功能规范编制中的参数定义环节。前者回答"设备应当满足什么技术指标"，后者回答"系统的功能应当如何参数化描述"。这一功能定位的差异，使本标准与现有设备标准形成了互补关系，而非替代关系。在参数归类方式上，本标准采用系统化的多维参数分类方法，也更为系统、全面，有利于工程实际使用。四、标准关键技术内容分析4.1面向直流电网特性的参数设计IECTS63291-2:2023在参数设计上充分体现了直流电网的技术特性，突破了传统两端直流工程的功能规范范式。针对直流电网的多节点网络拓扑特征，该标准建立了站间协调参数的统一描述方法，对多站功率协调分配、直流电压-功率下垂控制特性、多站间的通信延时等技术参数进行了明确定义，为多端直流系统的协调运行控制奠定了参数化描述基础。在故障电流控制方面，与两端直流系统相比，直流电网中任一节点发生故障，各换流站均会向故障点注入故障电流，且故障电流上升速度快、不存在自然过零点，这为直流故障的可靠切除带来了巨大挑战。标准针对这一技术难题，系统规定了直流断路器开断能力参数、故障电流上升率限制参数和故障电流峰值允许值等技术指标，为直流电网保护方案的设计提供了标准化的参数依据。4.2与功能规范编制流程的协同该标准并非孤立的参数清单，而是与IECTS63291-1功能规范指南形成了紧密的配套关系。在功能规范编制过程中，第1部分提供了方法论指导，包括功能规范的整体结构设计方法、编制流程安排、验收准则制定方法等；第2部分则提供了具体的参数工具，使得第1部分中提出的各项功能性要求（如可用率要求、运行灵活性要求、扩展性要求等）都能转化为具有明确定义的参数条目。这种"指南+参数"的组合式标准架构具有显著的实用价值：一方面保证了功能规范结构上的完整性，使不同项目编制的功能规范具有可比的框架；另一方面保证了功能规范内容上的确定性，使每项功能要求都有对应的参数作为技术支撑。这种编制模式也为其他类似系统级功能规范标准的制定提供了可借鉴的经验。4.3参数表的工程实用性设计标准在参数表的设计上充分考虑了工程实际使用的便利性。每张参数表均包含参数编号、参数名称、参数定义、数据类型、单位、推荐取值范围、参考标准和备注说明等栏目，形成了完整的信息链。这种设计使工程技术人员可以直接引用参数表进行功能规范编制，减少了重复定义的工作量，降低了参数遗漏或定义不一致的风险。同时，标准在附录中提供了多张便捷使用的参数模板表格，覆盖了HVDC电网系统功能规范中最常用的参数场景。这些模板既可用于新建项目的功能规范编制，也可用于已有工程的技术文档规范化整理和改造升级方案论证。五、主要参与单位介绍5.1IECTC8技术委员会IECTC8（TechnicalCommittee8）是国际电工委员会下设的专门负责"电能供应系统"领域标准化工作的技术委员会，其工作范围涵盖电力系统的规划、设计、运行、维护和市场化运作等全生命周期的系统层面标准化问题。TC8成立于1968年，秘书处设在瑞典，目前由来自全球30余个国家的标准化机构派出的专家组成。TC8的核心技术领域包括：电力系统可靠性与服务质量、电网与分布式能源的互联互通、电力市场运行机制、需求侧响应、智慧电网架构及可持续能源系统的集成等。在全球能源转型和新型电力系统建设的时代背景下，TC8的标准化工作重心日益聚焦于可再生能源并网、直流输电技术、储能系统集成、微电网和能源互联网系统等前沿领域。5.2中国参与情况中国在IECTS63291-2:2023的编制过程中发挥了重要作用。中国电力企业联合会组织国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、全球能源互联网研究院有限公司（现中国电力科学研究院有限公司）、清华大学、华北电力大学等单位的多位专家深度参与了标准草案的讨论和编制工作，将中国在特高压直流输电、柔性直流电网、多端直流输电等领域积累的丰富工程实践经验和技术研究成果融入标准内容之中。中国的张北柔性直流电网试验示范工程作为世界首个直流电网工程，为标准的参数设置和案例分析提供了宝贵的实际工程数据参考。六、标准推广应用建议6.1应用前景分析IECTS63291-2:2023具有广阔的应用