“分频（低频）输电理论与技术”专栏特约主编寄语

提高输电线路的传输能力一直是电力工程的重要研究领域。近年来，由于陆地出线走廊紧张及海上风力发电投资巨大的影响，提高线路传输能力的需求更加突出。

限制交流输电系统输送功率的主要因素有热极限、稳定功率极限等，且与电压、频率直接相关。变压器的发明使得电网可以选用不同的电压等级达到提高输送能力、效率的目的，为电力系统的发展发挥了重要作用。但在现代电力系统的规划与建设中，很少考虑交流输电的另一个重要参数——频率的优化问题。

目前，以“碳达峰”“碳中和”为目标的能源转型将使得可再生能源和清洁能源迅猛发展，世界各国都在全力推进可再生能源发电的研究和建设。这类再生能源的原动机转速很低，适合发出低频电力，因此应该重新审视电力系统各环节的最佳频率问题，开展以分频（低频）输电为代表的多频率电力系统形态、理论及应用研究。

经过前期精心筛选，本专栏共收录了7 篇论文。《海上风力发电及送出技术与就地制氢的发展概述》提出风力发电是实现“双碳”目标的有力途径之一，通过对海上风电发电技术和送出技术的最新进展进行总结归纳，分析海上风电的发展现状和趋势，分别对新一代海上风机、漂浮式海上风电技术、海上风电制氢、集电系统设计、工频并网改进和新型并网送出方式的研究方向和发展前景进行阐述，对海上风电发展技术进行总结，指出了海上风电技术的发展趋势，为进一步开展海上风电的研究指明方向。《低频输电技术原理之一——M3C 的数学模型与等效电路》认为低频海底电缆输电技术在远海风电送出和海上风电场构网方面具有竞争优势，而M3C（模块化多电平矩阵变换器）是低频输电技术的核心元件。针对M3C 的数学模型与等效电路展开研究，介绍了低频输电技术的发展背景。通过将M3C 看作为已广泛应用的MMC（模块化多电平换流器）的结构扩展，给出了类似于MMC 的M3C 拓扑结构和变量命名规则。在此基础上推导出了M3C 在abc 三相坐标系中的数学模型，并在αβ0 坐标系中建立了M3C 的数学模型，根据M3C 在αβ0 坐标系中的数学方程，推导出了对应的等效电路。《低频输电技术原理之二——M3C 的稳态特性与主回路参数设计》针对M3C 的稳态特性与主回路参数设计展开研究，基于M3C 在αβ 坐标系中的数学模型并依据控制器将M3C 环流抑制到零的条件，推导出各桥臂电流的表达式；基于开关函数法和逐次逼近法，推导出子模块电容电流集合平均值以及子模块电容电压集合平均值的解析表达式。并在此基础上，给出确定桥臂子模块数目的算法和设计子模块电容器电容值的公式。《低频输电技术原理之三——M3C 基本控制策略与子模块电压平衡控制》针对M3C 的控制策略与子模块电压平衡控制展开研究：控制器仍然采用电压源换流器中常用的双环控制器结构，外环控制器设计与常规方法相同，内环控制器设计分成外部量控制与内部量控制分别进行。其中，内环外部量控制器设计在dq 坐标系下进行，内环内部量控制器设计直接在αβ 坐标系下进行。此外，针对全桥子模块的特点，通过定义3 个特征量，提出一种简单有效、基于最近电平逼近且可满足子模块电压平衡控制要求的桥臂子模块投切策略。《柔性低频交流输电技术研究综述》指出柔性低频交流输电技术是采用可关断电力电子器件和模块化多电平拓扑的新型输电技术。因兼具工频交流输电和柔性直流输电的优点，该技术在远距离输电、海上风电送出及城市电网相关领域得到了广泛关注。在详细介绍柔性低频交流输电的基本工作原理和系统结构的基础上，对其技术特点及相关领域的应用研究现状进行了梳理总结。最后，就柔性低频交流输电需重点研究的关键技术，尤其是系统接入技术、变频器主电路拓扑、控制与保护系统、谐波与电能质量分析、主设备低频适应性等进行了展望。《面向城市电网扩容改造的双端型柔性分频输电系统M3C 换流站建模与控制研究》通过在线路两端设置变频装置，利用既有线路构建点对点的双端型分频输电系统，可以提升线路容量和输电效率、降低潮流变化引起的母线电压波动，是缓解城市电网容量不足的有效方法。围绕该场景下柔性分频输电系统M3C 换流站的建模与控制开展研究，建立双αβ0 坐标系下M3C 的数学模型，提出基于双环结构的M3C 换流站控制系统总体架构及各个环节的控制策略，以及送端、受端变频站的协同控制方法。最后，通过仿真算例验证了所提控制策略的正确性和有效性。《基于有限元法的低频输电电缆温度场分析》采用有限元法对双回路排管敷设方式下的电缆线路进行计算，比较低频与工频传输时电缆的温度场；计算了不同型号电缆在2 种典型敷设方式下的提升效率。以国内某变电站送出工程为例，对电缆中各项损耗进行分析，结果表明，低频输电对输送容量的提升作用以及对电缆工况的改善效果明显，电缆截面积越大，降低频率对传输容量的提升效果越明显。该分析结果可为低频工程中的电缆选型提供参考。

本刊旨在通过本专栏促进学术交流，与作者、读者一起探讨以分频（低频）输电为代表的多频率电力系统的发展趋势和研究成果，促进提高线路传输能力技术的理论研究和落地实践。