直流輸電的特點及發展前景

陳江艷　杜詩明

摘 要：直流輸電具有輸送距離長、輸電容量大等特點，隨著科學技術地不斷發展創新，生活水平地逐步提升，直流輸電在未來將得到更加廣泛地應用。

關鍵詞：直流輸電；發展前景；特點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.161

0 引言

迄今為止，直流輸電已經發展了百余年了，但是，由于當時工業水平較低，直流電機地串接運行十分復雜，技術發展一直跟不上，直流輸電地發展受到了極大制約，根本無法與后來出現的交流輸電競爭。

而到了20世紀50年代后，工業水平大量發展，電力需求與日俱增，與此同時，輸送的距離要求也越來越遠。與交流輸電相比之下，直流輸電有更好的經濟效益和運行特性，因而直流輸電因再次回到人們的眼球。

1 直流輸電的特點

1.1 直流輸電系統的基本構成

直流輸電是指以直流電流傳輸電能，直流輸電系統主要由換流站（整流站和逆變站）、直流線路、交流側和直流側的電力濾波器、無功補償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護、控制裝置等構成。

1.2 直流輸電的優點

（1）當輸送功率相同時，直流輸電線路的造價低于交流輸電線路，因為直流輸電線路一般只用兩根輸電線，而交流輸電需要三根，因此可以減少材料、運輸、架設等費用，減少占地面積，節約很多資源，這也符合當今社會強調環保節約的號召。

（2）在輸電過程中，由于直流輸電的導線只有兩根，所以不容易產生自感與互感的現象，消耗的電能也就越少，同時，直流輸電的傳輸速度越快，而且更加穩定，也就更加安全，不會產生過多的干擾。

（3）如今，很多國家都在鋪設海底電纜，直流輸電的電容量比較大，因而他的運輸功率也就很高，而且它不會產生電磁感應，對于輸送電線的傷害也就更小，使絕緣層不會過快損壞。

（4）直流輸電的輸送距離長，換作交流輸電，每隔一定距離就需要一些變壓器來轉化電壓，這就增加了投入，而直流輸電就不存在這樣的問題，它可以直接送達目的地，輸電不再受到輸送距離的限制，同時，也減少了因為電流過載過大而產生的斷路現象，更加穩定。

（5）現在，在我們的日常生活中飽受停電的困擾，如果采用直流輸電就可以有效地避免，直流輸電采用雙級輸電，兩條線路相互不干擾，如果其中一條發生短路，另一條線路也能將電流送到，而且，他的調節速度快，運行可靠，直流輸電通過晶閘管換流器能方便、快捷地調節有功率和實現潮流翻轉。

（6）向用電密集的大城市供電，在供電距離達到一定程度時，用高壓直流電纜更為經濟，同時直流輸電方式還可以作為限制城市供電電網短路電流增大的措施，有利于在故障時交流系統間的快速緊急支援和限制事故擴大。

1.3 直流輸電的缺點

（1）直流輸電換流站時一個必不可少的設施，但是它的造價相對于交流變電所的造價來說要貴不少，里面的大多數設備十分精密，而且數量龐大，結構復雜，造價太高，甚至有的還要依靠于國外進口，同時它的運行，維護成本也遠高于交流變電所，可靠性也較差。

（2）換流器也是關鍵的一個問題，換流器對交流側來說，除了是一個負荷或電源以外，還是一個諧波電流源；對直流側來說，它還是一個諧波電壓源。換流裝置工作時產生高次諧波干擾，因此需要投入抑制無線電雜音干擾和過濾高次諧波的設施。

（3）目前，由于直流輸電技術還不夠成熟，因此無法完成升壓和降壓。由于沒有電流過零點可以利用，滅弧問題難以解決，給制造帶來困難。而且，尚沒有足夠的直流段路器來做成多端電網。

（4）直流輸電采用雙極輸送，在一條輸電線出現短路時，另一條可以繼續完成輸送，時因為使用了大地回路，而大地回路僅僅在緊急情況下使用，因為土地中埋設了金屬設備，大量電流流過，再加上土壤中的水分，極易造成對金屬造成腐蝕，損失也很大。

2 直流輸電的發展前景

首先，各國對電力系統并網十分感興趣，而且，一般來說，感興趣的國家之間相隔較遠，所以按傳輸情況來說，目前的交流電輸電方式并不合適，它浪費掉的電能實在太多了，所以還是只有靠直流輸電。目前各國早已對直流輸電進行大量實驗，那么等到投產使用也是不遠了，一旦可以投產使用，那么對交流電站的沖擊是十分之大的，直流輸電的優勢太顯著了，無電磁感應，所以很少會產生電容電流來加大阻礙，使傳輸速度進一步得到提升，大大地加強了傳輸電能的穩定性和安全性。

其次，現在是一個每天都在不斷發展與變化的世界，物價幾乎每天都在提升，在未來還不知道會是什么樣，就目前而言，國家占地給拆遷費就已經很多了，在未來，隨著人口的增長，地價必回上漲，所以直流輸電就成為了解決問題的關鍵。直流輸電輸送距離遠，可以直接送到想要去的地方，大大減少了架設許多電線桿與高架塔的支出，減少了占地面積，從而讓土地得到更好的應用。所以，直流輸電在未來的價值還是十分可觀的。

再就要說到我們國家的礦產資源，河流資源分布的問題了。中國的煤炭、石油、天然氣、礦物大多分布在西北方，而南方有長江，有著名的葛洲壩、三峽大壩水利工程，可以發電，然而，一旦進入夏季用電高峰期，南方各大城市的用電便開始變得緊張。反觀北方有許多火力發電廠，用電一點不緊。如果可以采用直流輸電的方式，那么可以大大緩解用電壓力，到冬天時也可以為寒冷的北方分擔壓力，把多余的電額傳輸到北方，形成互補，不會造成資源的浪費。

最后，隨著時代地發展，越來越多的人意識到環境問題，環境地保護刻不容緩，所以科學家們大多開始著手開發無污染的新能源，但是這都需要一個優秀的傳輸方法，直流傳輸自然時倍受青睞，特別是還有近幾年開始投入使用的特高壓技術，這也是基于直流傳輸開發出來的新型傳輸方法，所以，更加說明了直流傳輸有很多可取之處。不論如何，直流傳輸發展起來的趨勢已經是勢不可擋了，這是未來會頗受關注的話題。

3 結語

在各國政府大力支持下，直流輸電正處于大力發展階段，而且在輸送電流的過程中，幾乎全都是超高壓。單回線路的輸電能力比前階段有了很大增加，發展速度很快。直流輸電從常規直流輸電向VSC-HDVC轉變，達到有功無功快速獨立控制，潮流反轉方便快捷，事故后快速恢復和黑啟動能力，可以向無緣電網供電。未來的日子還有很長，直流輸電的技術必定會變得成熟實用，成為我國乃至全世界的主要輸電方式。

參考文獻：

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