柔性直流輸電技術探析

康美金

摘 要：柔性直流輸電技術是輸電技術高度發展的產物。該技術在傳統直流輸電技術的基礎上實現了更大的突破，具有很多突出優勢，更加適合現代社會輸電要求，對于我國建立“西電東輸，南北互供”的電力格局具有十分重要的作用。文章圍繞柔性直流輸電技術相關問題進行探討，分析了柔性直流輸電技術的特性優勢，介紹了柔性直流輸電技術在電力系統中的重要作用，最后對柔性直流輸電技術在我國能源結構優化中發揮的重要特性進行了重點闡述。

關鍵詞：傳統直流；柔性直流；優點

引言

在電能為人類使用的最初階段，直流輸電是其傳輸方式。由于當時技術水平較低，電壓不能轉換，直流輸電距離十分有限。隨著科學技術的發展，交流輸電逐漸成為了輸電方式的主流。直至上個世紀三十年代，人們發現直流輸電在遠距離高電壓大容量輸電方面的重要作用，特別是汞弧閥換流器的出現，更是使得直流輸電成為電路輸送主流方式成為了可能。

1 柔性直流輸電具有的技術優勢

柔性直流輸電技術是在傳統直流輸電技術的基礎上發展起來的。該技術在直流輸電的原有優勢之外，更具有有功無功單獨控制、可以黑啟動HJ、對系統強度要求低、響應速度快、可控性好、運行方式靈活等特點。大容量高電壓柔性直流輸電在我國經歷了較長時間的發展，目前各項技術條件已經達到實際應用要求，是我國電力系統今后發展的一個重要方向。柔性直流輸電具有的技術優勢主要有以下幾個方面。

（1）柔性直流輸電系統可同時對有功功率和無功功率進行調整控制，在交流系統發生異常情況時，可根據具體情況選擇有功功率或無功功率進行補充，在保證系統功率穩定的同時實現系統電壓的可控。（2）當系統潮流出現反轉情況時，柔性直流輸電系統的直流電壓極性會保持原狀，這對于提高潮流的可控性和并聯多端直流系統可靠性非常有利，從而實現多端之間的潮流自由控制。（3）柔性直流輸電技術可以對交流側電流進行有效控制，從而最大限度防止系統短路功率的增多。（4）和傳統直流輸電方式相比，柔性直流輸電技術吸收利用多電平技術，系統無需設置濾波裝置即可正常工作，使得系統對土地的占用面積大幅減少。（5）采用柔性直流輸電方式，有利于各換流站間的通訊需求，各站可通過直流線路向對端充電，并根據直流線路電壓的具體情況實施針對性的控制方式。（6）采用柔性直流輸電技術，有利于提高電網故障后的恢復速度。（7）和傳統直流輸電方式相比，柔性直流輸電技術藉由使用無源逆變方式，避免了受端必須為有源網絡的限制條件，從而具有無源系統供電能力。

2 柔性直流輸電技術在電力系統中的主要應用

柔性直流輸電技術在原有直流輸電技術的基礎上實現了很大的突破，彌補了傳統輸電方式的缺陷和弱點，應用范圍進一步擴大，現階段已經在電力系統多個領域中獲得了良好的應用效果。其主要應用有以下幾個方面。

（1）在多個小型發電廠之間起連接作用?，F代社會，環境保護意識的增強和能源緊張壓力的加大，推動了新型清潔能源的快速發展。由于當前新型清潔能源裝機容量規模普遍不大，同時，由于技術瓶頸問題的影響，供電質量水平也較低，再加上清潔能源，比如水電廠、風電場（含海上風電場）、潮汐電站、太陽能電站等電廠設施多數遠離主網，如果使用交流模式進行連接，技術難度較大，經濟成本較高，不利于大面具推廣。而使用柔性直流輸電技術，可以在避免上述問題和缺陷的同時在主網和清潔能源電站間實現良好的連接，供電質量和系統穩定性得到足夠的保障。（2）異步聯網。柔性直流輸電技術能夠協調不同頻率或相同頻率的交流系統實現非同步運行。（3）今后城市輸配電網的主要形式。隨著城市發展規模的不斷增加，原有配電網絡已經不能滿足城市生產、生活的用電需要，同時，現有的大中型城市空中輸電線路發展空間有限，不能進行較大的擴容。在這種形勢下，使用柔性直流輸電方式對城市中心區域進行電力輸送，就成為今后城市輸配電網絡的主要發展方向。（4）為海上電力設施提供電力服務。隨著科學技術的發展，人類的足跡從陸地逐漸擴展到海上。越來越多的人工海上建筑建成并投入使用。這類海上建筑還有海島等地區，遠離陸地，難以進行常規輸配電，通常使用柴油機或天然氣進行發電，不僅成本很高，污染環境，而且電力質量難以保障。使用柔性直流輸電技術，可以較好地解決這個問題，并將剩余的電能（如用石油鉆井產生的天然氣發電）反送給系統。（5）促進配電網絡電能質量的提高。柔性直流輸電系統具有同時控制電網有功功率和無功功率的能力，可以在交流系統電壓保持穩定的前提下保證系統供電質量。根據這一特性，柔性直流輸電技術越來越多地應用到配電網絡電能質量改善中去。

3 柔性直流輸電技術在我國能源消費結構優化中的重要作用

改革開放以來，我國經濟實現了突飛猛進的飛速發展，人們生活水平大幅提高。與此同時，大氣污染、水體污染、土壤污染、氣候災害頻發等環境問題日漸嚴重，尤其是霧霾天氣更是直接危害到中東部地區人們的生命健康。經過長時間的研究和大規模的數據分析，人們發現，大氣問題的主要原因在于我國以煤炭為主的能源消費結構。要改善大氣質量，就必須調整我國當前能源供給方式，將以煤為主的能源供給方式轉變為以電為主的能源消耗方式。由于自然因素，我國各類發電廠，包括傳統的燃煤發電、處于發展中的水力發電乃至新型的風力發電、太陽能光伏發電等電力中心大多分布于我國西南部、西北部和北部地區，而用電需求較大的地區則位于我國中東部經濟發達地區，能源和負荷中心地理距離極遠，電力輸送工作壓力很大。要適應我國能源中心和負荷中心分布差距大，滿足國家經濟發展和人民生活的電力要求，實現從西部電力生產區域向東部電力負荷區域遠距離大規模輸電，并保證電力質量，就必須堅持“電壓等級高、輸送容量大、送電距離長、運行損耗小”的輸電原則。而這正是最能體現柔性直流輸電技術優勢和作用的地方。

使用柔性直流輸電技術，除非換流站交流母線電壓歸零，電流一直存在，對潮流的大范圍轉移具有很好的防范效果，相較于傳統直流輸電線路，對交流系統的沖擊要小得多，是直流異步聯網的重要實現方式，妥善解決了傳統交直流并聯運行可能引起交流系統暫態失穩的問題。在遠距離高壓大公路輸電方面，柔性直流輸電技術具有以下幾方面優點：一是正常運行對無功補償需求低，系統無需再無功補償裝置上耗費大量資金。二是不增加受端電網的短路電流水平，有效避免了因為落點密集而引發的的交流線路短路電流超限問題。三是憑借柔性直流輸電技術，各大區電網間可以實現直流線路異步互連，妥善解決了強直弱交問題，對于交直流并列輸電系統防范大范圍潮流轉移引發的安全事故具有很好的積極作用。

4 結束語

綜上所述，柔性直流輸電技術對我國當前電力系統發展需求具有高度的適用性，是我國輸電方式今后的主要發展方向。電力企業和相關科研機構要充分認識到柔性直流輸電技術的優勢和特點，深入推進高壓大容量柔性直流輸電技術的開發研究和應用實踐，為我國能源體系結構調整優化做出技術保障。

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