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加速推进，高压直流（HVDC）输电技术凭借其在远距离、大容量电力输送及新能源并网方面的显著优势，已成为新型电力系统建设的核心支撑技术。多端直流电网和直流电网技术的快速发展，对换流站设备参数的系统化、规范化提出了迫切需求。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》技术规范，为HVDC电网系统中换流站功能规范所涉及的各类参数提供了统一、完整的列表框架。本报告对该标准的立项背景、编制过程、主要内容、技术特点及应用价值进行系统阐述与分析。报告指出，该标准的发布填补了HVDC电网领域参数规范标准化的国际空白，有效解决了直流电网工程中参数定义不统一、接口不兼容等突出问题，对于指导工程实践、促进产业协同、支撑新型电力系统建设具有重要的基础性作用。报告还介绍了主要参与编制单位在标准制定过程中的贡献，并对该标准的未来推广应用与修订方向进行了展望。关键词：高压直流电网；换流站；功能规范；参数列表；国际电工委员会；标准化Keywords:HVDCgrid;converterstation;functionalspecification;parameterlists;IEC;standardization1引言1.1研究背景在全球气候变化与能源安全双重压力下，以风电、光伏为代表的可再生能源装机容量持续快速增长。然而，可再生能源的大规模开发往往远离负荷中心，且出力具有间歇性和波动性，这对电力输送和消纳提出了更高要求。高压直流（HighVoltageDirectCurrent,HVDC）输电技术凭借其传输容量大、送电距离远、线路损耗低、控制灵活等优势，在大规模新能源基地送出、区域电网互联、城市群供电等场景中发挥着不可替代的作用。近年来，随着模块化多电平换流器（MMC）等电压源型换流器技术的日趋成熟，HVDC技术正从传统的点对点输电模式向多端直流电网模式演进。多个换流站通过直流线路互联构成直流电网，可实现多电源供电、多落点受电的灵活运行格局。中国已建成张北柔性直流电网试验示范工程，欧洲也正在积极规划建设大规模海上风电直流电网。直流电网的规划、设计、建设与运行涉及大量设备参数的确定与协调，亟需一套系统化、标准化的参数定义框架。1.2标准立项的必要性在IECTS63291-2发布之前，HVDC电网领域关于换流站功能规范的参数定义分散在不同标准和工程文件之中，缺乏统一的、完整的参数列表框架。这导致了以下突出问题：第一，不同工程项目中参数名称、定义、单位、取值范围等存在差异，给设备制造商、工程承包商和电网运营者之间的技术沟通造成障碍；第二，各换流站在直流电网中的协调运行需要对大量交互参数进行统一约定，参数定义不一致将直接影响系统级仿真分析和控制保护策略的协调性；第三，随着直流电网技术的快速发展和工程实践的不断积累，市场亟需一份能够全面覆盖换流站功能规范需求、可作为技术协议签订依据的参数清单标准文件。因此，制定IECTS63291-2:2023对于统一HVDC电网工程参数定义、规范技术协议、促进产业健康发展具有重要的现实意义和深远的战略意义。2标准立项过程2.1国际标准立项背景IECTS63291系列标准的制定工作由国际电工委员会（IEC）第115技术委员会（TC115，即HVDC输电技术委员会）负责。TC115成立于2009年，其工作范围涵盖HVDC输电系统的所有方面，包括术语、设计、设备、试验、运行和维护等。随着直流电网技术成为国际电力领域的研究热点，TC115于2017年前后启动了关于HVDC电网系统功能规范标准化需求的系统调研工作。调研结果显示，各成员国普遍认为亟需制定一份关于HVDC电网系统和连接换流站功能规范的指导性文件，其中既应包括功能规范编制的方法论指南，也应包含具体的参数列表。为此，TC115决定将该工作拆分为两个部分推进——第1部分为功能规范指南，第2部分为参数列表。2.2起草与审议过程IECTS63291-2:2023的起草工作汇聚了来自中国、德国、瑞典、英国、日本、美国等国家的直流输电领域专家。中国作为HVDC输电技术的重要应用国和引领者，深度参与了该标准的编制工作。标准草案经过多轮技术讨论、意见征集和修改完善，最终于2023年9月29日正式发布。该标准的制定遵循了IEC技术规范（TechnicalSpecification,TS）的快速制定程序，旨在及时响应市场需求和技术发展趋势。在制定过程中，专家团队充分参考了IECTR62681（HVDC输电系统电磁环境）、IEC62747（HVDC系统术语）、IEC60633（HVDC换流变压器术语）等既有国际标准中的术语和定义，同时结合了中国国家标准GB/T30553、国家电网有限公司企业标准等文件中的参数体系，确保了标准的兼容性和延续性。3标准主要内容3.1标准定位与适用范围IECTS63291-2:2023作为IECTS63291系列标准的第2部分，聚焦于参数列表的系统化编制。该标准适用于采用电压源型换流器（VSC）技术的高压直流电网系统，包括多端直流系统和直流电网，同时也适用于与直流电网连接的换流站。标准所定义的参数列表覆盖了换流站功能规范中涉及的主要技术参数类别，可用于指导工程项目的功能规范编制和设备技术协议签订。3.2参数列表的结构框架该标准提出的参数列表体系按照"系统级—换流站级—设备级"三个层次进行组织，形成了层次清晰、逻辑完整的参数框架。系统级参数主要包括直流电网的拓扑结构参数、额定电压和电压运行范围、额定功率和功率运行范围、直流故障穿越特性参数、系统级控制保护策略参数等。这些参数从直流电网整体的角度，对系统的运行特性和技术需求进行宏观约束。换流站级参数涵盖换流站的有功功率控制范围、无功功率控制能力、损耗特性、过载能力、动态响应特性、交流侧和直流侧的接口参数、站级控制保护系统参数等。这些参数描述了单个换流站在直流电网中的功能特性和运行边界。设备级参数则进一步细化至换流阀、换流变压器、直流电抗器、直流断路器、直流隔离开关、测量装置、冷却系统等主要设备的技术参数。设备级参数是设备采购、制造和试验的基本依据。3.3参数定义的内容要点对于每项参数，该标准提供了如下标准化信息要素：参数的名称与编号、参数的定义与物理含义、计量单位、数据类型、数值范围或允许值、测量条件或试验方法、相关参考标准或条款等。这种全面而规范的参数定义方式，为工程技术人员提供了清晰的操作指引。标准中特别对以下关键参数群进行了细致定义：直流电压参数群，包括额定直流电压、最高持续直流电压、最低持续直流电压、暂时过电压水平等；直流电流与功率参数群；换流阀参数群，包括子模块电容电压、开关频率、损耗特性等；交流系统接口参数群，包括交流电压等级、短路容量、谐波特性等；保护与故障穿越参数群，包括故障检测时间、故障穿越能力曲线等。3.4参数列表的应用指南除参数列表本身外，标准还提供了参数的应用指南，指导工程技术人员在不同的工程阶段（可行性研究、初步设计、详细设计、设备招标、调试试验、运行维护等）如何选用和填写相关参数。标准明确指出，参数列表并非要求每个工程项目填写全部参数，而应根据工程具体情况和技术需求进行合理取舍和适当补充，从而实现标准通用性与工程特殊性之间的平衡。4标准技术特点分析4.1系统性IECTS63291-2:2023所建立的参数列表框架覆盖了从直流电网系统层到设备层的完整技术链条，参数之间的逻辑关系和耦合影响得到了系统考量。这一系统性框架有助于工程技术人员从全局视角理解HVDC电网系统各环节之间的技术关联，避免在参数确定过程中出现顾此失彼的情况。4.2规范性该标准对每个参数均给出了规范化的名称、定义、单位和数据格式要求，有效避免了由于参数表达不一致而引发的歧义和误解。规范化参数体系的建立，为不同团队之间的技术协作和数据交换提供了统一的"技术语言"。4.3灵活性考虑到HVDC电网技术仍处于快速发展演进阶段，标准在提供完整参数框架的同时，也为新技术、新应用场景下的参数拓展预留了空间。标准明确允许在具体工程项目的功能规范中对参数列表进行适应性调整和补充，体现了技术规范所应具备的前瞻性和开放性。4.4兼容性该标准在术语使用和参数定义方面充分考虑了与现有IEC标准体系的兼容性和衔接性。对于已在其他IEC标准中明确定义的术语和参数，该标准直接引用或保持一致的表达方式，避免出现体系内标准之间的冲突或重复定义。这一特点大大增强了标准的可操作性和实用性。5主要参与单位介绍IECTS63291-2:2023的编制工作汇聚了全球范围内在HVDC领域具有深厚技术积累的机构和专家。其中，全球能源互联网研究院有限公司（以下简称"全球能源互联网研究院"）作为中国在该标准编制工作中的核心参与单位，发挥了重要的技术支撑作用。全球能源互联网研究院是国家电网有限公司直属的科研机构，是中国电力行业从事高压直流输电和直流电网技术研究的权威机构之一。研究院设有直流输电技术国家重点实验室，拥有世界领先的直流电网仿真平台、换流阀试验能力和柔性直流输电成套装备研发条件。在HVDC技术领域，该研究院先后参与建成了中国多条特高压直流输电工程和柔性直流输电工程，在张北柔性直流电网示范工程中承担了系统设计、设备研制和调试试验等核心工作。在此次IECTS63291-2:2023的编制过程中，全球能源互联网研究院派出多名具有丰富工程经验的技术专家，深度参与了标准框架设计、参数体系构建、关键技术条款起草和各国意见协调等工作。特别是，研究院团队将在张北柔性直流电网工程和多个海上风电柔直送出工程中积累的参数体系实践经验融入标准内容，提出了多项具有工程实用价值的参数定义和分类方法，获得国际专家的广泛认可。该研究院的深度参与不仅提升了中国在HVDC国际标准化领域的话语权和影响力，也为中国直流电网工程实践与国际化标准之间的良性互动提供了范式。6标准应用前景与展望6.1应用价值分析IECTS63291-2:2023的发布实施，为全球HVDC电网规划和工程建设提供了重要的技术支撑和规范依据。具体而言，该标准的应用价值体现在以下几个维度：指导工程实践方面，标准所提出的参数列表框架为工程项目功能规范编制、技术协议签订、设计审查和竣工验收等各环节提供了系统的技术检查清单和参照基准，有助于减少技术遗漏和人为偏差，提升工程质量。促进产业协同方面，统一的参数定义和表达方式使换流站设备制造商、系统集成商和电网运营者之间的技术交流更加高效顺畅，降低了因信息不对称而导致的协调成本，有利于形成良性互动的产业生态。支撑系统仿真与验证方面，规范化的参数体系为直流电网的电磁暂态仿真、机电暂态仿真和数字孪生等数字化应用提供了标准化的数据接口基础，为多厂商仿真工具之间的数据交换和模型互操作创造了条件。6.2未来展望随着直流电网技术的持续演进和应用场景的不断拓展，IECTS63291-2:2023也面临持续修订和完善的需要。未来该标准的更新可重点关注以下方向：一是适应更高电压等级和更大输送容量的技术发展趋势，补充和完善超大规模直流电网的相关参数需求；二是结合数字化、智能化技术在直流电网中的应用深化，增加信息通信、在线监测、智能运维等新领域相关参数；三是纳入可再生能源制氢、海上风电直流汇集送出、直流配电网等新兴技术场景的参数需求；四是在IECTS63291-2基础上，推动部分技术内容向国际标准（IS）的升级转化，提升标准约束力和影响力。7结论参考文献[1]IECTS63291-2:2023,Highvoltagedirectcurrent(HVDC)gridsystemsandconnectedconverterstations-Guidelineandparameterlistsforfunctionalspecifications-Part2:Parameterlists[S].Geneva:IEC,2023.[2]IECTC11