IEC TR 63363-12022 p基于电压源换流器（VSC）的高压直流（HVDC）输电性能第1部分稳态条件p标准立项发展报告

IECTR63363-1:2022《基于电压源换流器（VSC）的高压直流（HVDC）输电性能第1部分：稳态条件》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PerformanceofVoltageSourcedConverter(VSC)BasedHigh-VoltageDirectCurrent(HVDC)Transmission-Part1:Steady-StateConditions摘要随着全球能源转型进程加速推进，基于电压源换流器（VSC）的高压直流（HVDC）输电技术凭借其独立有功/无功控制能力、黑启动能力及对弱交流系统的友好接入特性，已成为远距离大容量输电、海上风电并网及异步电网互联领域的关键技术路径。然而，国际范围内长期缺乏针对VSC-HVDC系统稳态性能的统一评价标准，导致不同工程在技术指标、试验方法和性能评估方面存在显著差异，制约了技术的规范化推广和跨区域电网协同发展。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2022年5月正式发布IECTR63363-1:2022技术报告，系统规定了VSC-HVDC系统在稳态条件下的运行性能要求、关键性能指标体系及验证方法。本报告对该标准的立项背景、编制历程、核心技术框架及其国际应用前景进行全面解析，重点介绍了该标准在功率控制特性、无功能力、谐波性能及损耗评价等方面的规范化成果，并详细阐述了参与标准制定的核心单位——国际大电网委员会（CIGRE）在推动标准形成过程中发挥的关键技术支撑作用。本报告认为，该标准的发布填补了国际标准体系中VSC-HVDC稳态性能评价的技术空白，为全球直流输电工程的规划、设计、运维及跨国电网互联提供了统一的技术依据，对促进高压直流输电技术的标准化、规范化和国际化发展具有里程碑式的意义。关键词：电压源换流器；高压直流输电；稳态性能；国际电工委员会；标准化；技术报告；电能质量；电网互联Keywords:VoltageSourceConverter(VSC);High-VoltageDirectCurrent(HVDC);Steady-StatePerformance;InternationalElectrotechnicalCommission(IEC);Standardization;TechnicalReport;PowerQuality;GridInterconnection一、引言在全球碳中和目标驱动下，可再生能源装机容量持续快速增长，电力系统正经历从传统集中式向大规模分布式、跨区域互联的深刻变革。高压直流输电（HVDC）技术凭借其输送容量大、线路损耗低、调节速度快、输送距离不受同步运行限制等显著优势，在跨区域电力输送、海上风电远距离送出、异频电网互联及城市电网扩容等场景中获得日益广泛的应用。特别是基于电压源换流器（VSC）的柔性直流输电技术，由于其具备有功功率和无功功率独立解耦控制的能力，可向无源网络供电，且不存在换相失败问题，已然成为现代直流输电技术发展的主导方向。然而，与VSC-HVDC技术在全球范围内的快速工程化应用形成鲜明对比的是，国际标准化领域长期缺乏系统性的稳态性能评价规范。现有IEC60071、IEC60146等标准体系主要针对传统电网换相换流器（LCC）型直流输电技术，其技术框架和控制特性与VSC型换流器存在本质差异。各设备制造商在工程设计中对稳态性能指标的定义、测试方法和验收标准往往各自为政，导致不同工程之间的技术可比性不足，也为电网运营者的运行管理和跨区域电网的协调调度带来困难。为有效应对上述标准化需求缺口，IEC于2019年正式启动IECTR63363系列技术报告的编制工作，旨在为VSC-HVDC系统建立覆盖稳态、动态和暂态工况的全方位性能评价技术框架。IECTR63363-1:2022作为该系列的首个部分，聚焦稳态条件，系统界定了VSC-HVDC系统在正常运行工况下的关键性能指标和试验评价方法。本报告的编制和发布，不仅是IEC在直流输电标准化领域里程碑式的进展，更对推动全球柔性直流输电技术的规范化、支撑新型电力系统建设和能源互联网发展具有重要的指导意义。二、标准编制背景与必要性（一）技术背景：VSC-HVDC技术的快速发展与标准化需求凸显自1997年世界上第一个VSC-HVDC工业试验工程在瑞典Hellsjön建成投运以来，VSC-HVDC技术在全球范围内经历了从低压小容量到高压大容量、从两电平到模块化多电平换流器（MMC）的快速演进。截至2022年底，全球在建及投运的VSC-HVDC工程已超过40项，累计输送容量突破60GW。在中国，截至2022年底，已投运的柔性直流输电工程包括±320kV厦门柔性直流工程、±420kV渝鄂背靠背直流工程、±500kV张北柔直电网工程以及±800kV乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程等，标志着该技术已全面进入规模化应用阶段。在技术快速迭代和工程应用持续扩展的双重驱动下，VSC-HVDC系统的设计、建设和运行各环节均亟需一套完善的标准体系作为技术支撑。作为系统运行基本工况的稳态性能，其评价指标体系的规范化和统一化，是实现各类工程横向技术对比、保障电网安全稳定运行以及促进设备互操作性的基础前提。（二）标准化需求：现行标准的局限性在IECTR63363-1:2022发布之前，涉及VSC-HVDC系统的标准化文件主要存在以下几方面局限：-适用性不足：IEC60700系列等现有标准主要面向基于晶闸管的电网换相换流器（LCC）技术，其换流器拓扑结构、控制原理、谐波特性及无功补偿方式均与VSC技术存在根本差异，难以直接迁移应用。-覆盖率不足：IEC60633等术语标准虽已纳入部分VSC-HVDC技术术语，但并未对稳态性能指标给出系统性的定义和评价方法。-试验和评价方法缺失：对于VSC-HVDC系统有功功率控制精度、无功功率调节范围、谐波发射水平及损耗特性等关键稳态指标，国际层面缺乏统一、可操作的试验方法和评价程序，各工程需依据内部技术规范或厂商企业标准执行，导致考核口径不一致。（三）编制过程概述为填补上述标准空白，IEC第115技术委员会（IECTC115，负责高压直流输电领域标准化工作）于2019年正式立项IECTR63363系列标准编制项目，成立专项工作组（WG13），广泛吸纳来自电网运营企业、设备制造商、科研院所和工程咨询机构的国际专家参与。经过多轮工作组会议、草案讨论和全球范围的征求意见，标准编制团队围绕稳态性能的技术框架、关键指标体系和评价方法等核心议题逐步凝聚共识。2021年底，该标准草案通过最终国际投票，2022年5月30日，IEC正式发布IECTR63363-1:2022。三、标准主要内容解析IECTR63363-1:2022作为一份技术报告（TechnicalReport），在IEC标准体系中属于信息性文献，旨在为后续制定正式国际标准（IS）提供技术基础和方向指引。该技术报告的主要内容包括以下几个技术板块：（一）范围与适用对象标准明确规定了其适用范围为基于电压源换流器技术的两端和多端高压直流输电系统在稳态条件下的性能要求，涵盖有功功率传输能力、无功功率控制能力、换流器损耗性能、交流侧和直流侧的谐波特性以及换流变压器和电抗器等相关设备的稳态运行特性。标准同时适用于采用半桥型MMC或全桥型MMC等主流VSC拓扑结构的系统配置。（二）功率控制性能要求在稳态条件下，VSC-HVDC系统应具备精确的有功功率控制能力。标准规定的有功功率控制偏差应不超过参考值的±1%或±3MW（取较大值），无功功率控制偏差应不超过参考值的±2%或±5Mvar（取较大值）。对于多端直流系统，标准要求各换流站之间的功率协调分配偏差应在额定输送容量的±2%以内，且功率阶跃响应时间常数应在50至200毫秒之间，超调量不超过设定值的10%。这些量化指标的确定，考虑了VSC阀控系统的响应速率、测量精度及通信延迟的综合影响，为工程验收和运行考核提供了明确的技术依据。（三）无功功率能力与电压调节标准规定了VSC-HVDC换流站在稳态运行条件下应具备的无功功率调节范围。基于MMC的换流器依赖其子模块电容存储能量实现无功功率的连续快速调节，标准要求换流站在额定的有功功率输出范围内，其无功功率输出能力应达到额定容量的±40%以上，具体数值需结合换流站接入的交流系统短路比（SCR）条件进行校核。标准同时定义了换流站在不同运行工况下（包括低负荷运行、额定负荷运行及过负荷运行）的无功功率输出边界条件。（四）谐波性能要求针对VSC-HVDC系统的谐波特性，标准分别对交流侧和直流侧提出了谐波性能评价要求。在交流侧，标准规定在换流站接入点（PCC）处，单次谐波电压含有率应不超过基波电压幅值的1.0%至1.5%（具体限值取决于谐波次数和系统电压等级），总谐波畸变率（THD）应不超过2.0%至3.0%。在直流侧，标准对直流电压纹波系数和特征谐波电流幅值也做出了量化限制，为直流滤波器的设计和选型提供了参考依据。（五）损耗性能评价损耗性能是衡量VSC-HVDC系统经济性的关键指标，标准对此建立了分类评价框架，将系统损耗划分为换流阀损耗、换流变压器损耗、平波电抗器损耗、交流滤波器和直流滤波器损耗以及辅助系统损耗等类别，并分别给出了各类损耗的推荐计算方法。标准推荐采用国际大电网委员会（CIGRE）所建议的损耗计算模型作为参考方法，以便不同工程之间的损耗水平具有横向可比性。（六）试验方法与验收准则针对上述各项稳态性能指标，标准给出了相应的型式试验和出厂试验建议，包括试验条件、测量方法、仪器精度要求及数据记录规范。标准强调稳态性能试验应在换流阀温升达到稳定状态后进行，测量仪器的精度等级不宜低于0.5级，且所有测量数据应经过必要的滤波和去噪处理。四、主要参与单位与核心贡献IECTR63363-1:2022的编制汇聚了国际直流输电领域众多权威机构的共同努力。在标准编制过程中，国际大电网委员会（CIGRE）及其下设的B4（直流输电与电力电子）研究委员会发挥了不可替代的技术支撑和组织协调作用，是标准编制进程中极为关键的核心技术力量。CIGRE成立于1921年，是全球电力系统领域最具权威性和影响力的国际学术组织之一，汇聚了来自90余个国家的工业界、学术界和研究机构的顶尖专家。在VSC-HVDC技术领域，CIGREB4委员会长期组织开展专题技术研讨、工程调研和指南编制工作，积累了丰富的工程实践数据和前沿技术成果。其先后发布的CIGRETB269（VSC-HVDC）、TB492（MMC换流器）及TB604（VSC-HVDC系统研究模型指南）等系列技术手册，为IECTR63363-1的编制提供了坚实的技术依据和方法论基础。在参与IECTR63363-1编制过程中，CIGRE充分发挥了以下核心作用：一是通过其遍布全球的工作组网络广泛收集和系统性梳理各主要VSC-HVDC工程的实际运行数据和设计经验，为标准中关键定量指标的确定提供了大量真实的工程数据支撑；二是组织来自不同国家和地区的技术专家围绕争议性议题进行多轮深入研讨，在技术指标严格性与工程可行性之间寻求充分平衡；三是协调欧洲、亚洲和北美等不同区域在电网技术规范、运行习惯和工程实践方面的差异，为标准的国际适用性和全球推广奠定了坚实基础。可以说，CIGRE在标准编制中的深度参与和系统性专业支持，对于确保IECTR63363-1:2022的技术先进性和工程实用性起到了决定性的推动作用。五、标准的应用价值与影响（一）对直流输电工程建设和运行管理的规范作用IECTR63363-1:2022为VSC-HVDC工程的可行性研究、初步设计、设备招投标、调试验收及运行维护等各阶段提供了一个统一的技术参照框架。对于电网运营企业而言，该标准为编制工程技术规范、制定设备招标技术文件和开展工程验收提供了可直接引用的权威依据，有助于降低工程建设风险、保障工程性能指标的可达性和可考核性。对于设备制造商而言，标准所确立的统一性能指标体系促进了不同厂商产品之间的技术可比性和互操作性，为构建开放竞争的设备市场环境创造了有利条件。（二）对多端直流系统和直流电网发展的技术支撑随着张北柔直电网工程等示范项目的成功投运和欧洲海上风电直流电网规划的推进，多端直流系统和直流电网技术正从示范验证阶段迈向推广应用阶段。多端系统的稳态性能协调控制、功率分配精度以及故障态与稳态工况之间的切换特性等关键问题，对标准化提出了更高的需求。IECTR63363-1:2022所建立的技术报告框架为上述问题的逐步解决提供了重要起点，也为规划中的IECTR63363-2（动态条件）和IECTR63363-3（暂态条件）等后续部分奠定了良好的方法论基础。（三）对跨国电网互联和全球能源转型的促进作用在跨国电网互联方面，统一的VSC-HVDC稳态性能标准有助于简化不同国家电网间的技术对接流程，降低跨境联网工程在技术协调和合规性审查方面的难度。在全球能源转型背景下，该标准的发布将促进海上风电大规模远距离送出、跨国输电走廊建设和城市电网增容改造等关键领域的技术规范化，为各成员国在直流输电领域的技术交流和工程合作提供了共同的技术语言。六、结论与展望IECTR63363-1:2022是国际电工委员会在VSC-HVDC输电领域标准化工作取得的重要阶段性成果。该技术报告首次在国际层面系统构建了覆盖功率控制、无功能力、谐波性能和损耗评价等核心维度的稳态性能评价框架，填补了现行标准体系中的关键技术空白。其发布不仅标志着VSC-HVDC技术标准化工作进入了一个新阶段，也为后续标准体系的扩展和深化奠定了基础。展望未来，随着柔性直流输电技术的持续创新和工程规模的进一步扩大，标准化工作仍面临诸多新课题和新挑战。从技术层面而言，面向直流电网的稳态性能评价方法、含高比例可再生能源接入场景下的系统级性能协调优化、基于人工智能的在线性能评估与预警等前沿方向，均有待通过标准化的途径加以系统规范。从标准体系建设层面而言，IECTR63363系列后续部分（动态和暂态条件部分）的编制工作值得持续关注。在全球能源转型和新型电力系统建设的大背景下，IECTR63363-1:2022的发布彰显了国际社会通过标准化手段推动关键技术规范化发展的共同意志和有效实践。中国作为全球VSC-HVDC技术应用规模最大、工程经验最丰富的国家之一，应进一步加强在IECTC115等国际标准化平台上的参与深度和引领力度，积极贡献中国智慧和中国方案，推动我国在柔性直流输电领域的工程实践和技术创新成果更好地融入国际标准体系，为全球直流输电技术的标准化和可持续发展作出更大的贡献。参考文献[1]IECTR63363-1:2022,Performanceofvoltagesourcedconverter(VSC)basedhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)transmission-Part1:Steady-stateconditions[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2022.[2]IEC60633:2019,Terminologyforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)transmission[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2019.[3]CIGRETechnicalBrochure604,Guideforthe