直流輸電的特點及發(fā)展前景

逯寧

【摘 要】近年來，在社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，人們?yōu)榱耸沟秒娔茌斔偷馁|(zhì)量和效益得到進一步的提升，也將許多先進的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到了其中，從而促進社會經(jīng)濟的增長。其中高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用，不僅有效的改善了電力資源輸送的質(zhì)量，滿足了人們?nèi)粘Ｉ畹南嚓P(guān)要求，還使得電網(wǎng)系統(tǒng)的運行性能得到了進一步的優(yōu)化。下面我們就對高壓直流輸電技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進行介紹。

【關(guān)鍵詞】高壓直流輸電；特點；發(fā)展

一、高壓直流輸電的技術(shù)特點

1、高壓直流輸電的功能

高壓直流輸電是將三相交流電通過換流站整流變成直流電，然后通過直流輸電線路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。它基本上由兩個換流站和直流輸電線組成，兩個換流站與兩端的交流系統(tǒng)相連接。在一個高壓直流輸電系統(tǒng)中，電能從三相交流電網(wǎng)的一點導(dǎo)出，在換流站轉(zhuǎn)換成直流，通過架空線或電纜傳送到接受點；直流在另一側(cè)換流站轉(zhuǎn)化成交流后，再進入接收方的交流電網(wǎng)。直流輸電的額定功率通常大于100兆瓦，許多在1000-3000兆瓦之間。

高壓直流輸電用于遠距離或超遠距離輸電，因為它相對傳統(tǒng)的交流輸電更經(jīng)濟。應(yīng)用高壓直流輸電系統(tǒng)，電能等級和方向均能得到快速精確的控制，這種性能可提高它所連接的交流電網(wǎng)性能和效率，直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。直流輸電線造價低于交流輸電線路但換流站造價卻比交流變電站高得多。一般認為架空線路超過600-800km，電纜線路超過40-60km直流輸電較交流輸電經(jīng)濟。隨著高電壓大容量可控硅及控制保護技術(shù)的發(fā)展，換流設(shè)備造價逐漸降低，直流輸電近年來發(fā)展較快。

2、高壓直流輸電技術(shù)的主要特點

（1）高壓直流輸電系統(tǒng)中間無落點，可實現(xiàn)點對點、大功率、長遠距離直接進行電力輸送。在輸送和接受地點都確定的情況下，使用高壓直流輸電，可以實現(xiàn)交直流并聯(lián)輸電或非同步聯(lián)網(wǎng)，這樣的話使得電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較松散和清晰，有利于調(diào)控。

（2）大量過網(wǎng)潮流在采用高壓直流輸電時候是可以減少或避免的，通過改變送受兩端的運行方式而改變潮流，該系統(tǒng)潮流方向和大小都可以很方便地進行控制。

（3）使用高壓直流輸電時，因為其電壓很高、輸送容量大，這樣就比較適合大功率、遠距離進行輸送電。

（4）當(dāng)交直流并聯(lián)輸電時，通過調(diào)制直流的有功功率，可以有效抑制與其并列的交流線路的功率振蕩，包括區(qū)域性低頻振蕩，明顯提高交流的暫態(tài)、動態(tài)穩(wěn)定性能。

（5）當(dāng)大功率直流輸電發(fā)生直流系統(tǒng)閉鎖時，輸電線路的兩端其交流系統(tǒng)則會承受較大的功率沖擊。

二、高壓直流輸電優(yōu)勢和缺點

1、高壓直流輸電的優(yōu)勢

（1）低耗材

傳統(tǒng)的三相交流線路需要三根導(dǎo)線，并且線路走廊寬，而直流輸電線路只需正、負兩極導(dǎo)線，其桿塔的結(jié)構(gòu)簡單，線路走廊窄，此外，一條同電壓的直流輸電線路輸送容量約為交流輸電線路的2倍，直流輸電的線路走廊，其傳輸效率約為交流線路的2倍甚至更多一點。

（2）遠距離、大容量

直流輸電并不存在交流輸電的功角穩(wěn)定問題，因此不會由于靜態(tài)穩(wěn)定或暫態(tài)穩(wěn)定性能變差而降低輸送容量。這是直流輸電傳輸功率的重要特點，也是它的一大優(yōu)勢。直流輸電的輸送容量由換流閥電流允許值決定，輸送容量和距離不受兩端的交流系統(tǒng)同步運行的限制，有利于遠距離大容量輸電。

（3）易互聯(lián)

對于交流輸電系統(tǒng)，并網(wǎng)中的各個系統(tǒng)必須同步運行，否則可能在設(shè)備中形成強大的循環(huán)電流而損壞設(shè)備，或者停電事故。而直流輸電兩端的交流系統(tǒng)不需要同步運行，可實現(xiàn)不同額定頻率或相同額定頻率交流系統(tǒng)之間的非同期聯(lián)絡(luò)，提高兩側(cè)交流系統(tǒng)互為備用以及事故緊急支援的能力，從而提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電的經(jīng)濟性。

2、高壓直流輸電的缺點

（1）換流器在運行時會產(chǎn)生交流諧波和直流諧波，若處理不當(dāng)將其引入交流系統(tǒng)會給交流電網(wǎng)帶來很多問題。為了降低諧波的影響需在交流側(cè)和直流側(cè)加裝濾波器組，這樣無形中就增加了換流站的占地面積和運行成本。

（2）晶閘管式換流器在直流電傳輸過程中會吸收大量的無功功率，高達有功功率的60%，這就需要加裝無功功率補償裝置來進行控制，從而增加了換流站的成本和控制的復(fù)雜性。

三、直流輸電技術(shù)的應(yīng)用

直流輸電的應(yīng)用范圍取決于我國目前直流輸電技術(shù)的發(fā)展水平和我國能源需求分布。目前我國實際采用的輸電方式有交流輸電和直流輸電兩種。目前我國直流輸電的發(fā)展水平，直流輸電還僅只是交流輸電的補充。隨著直流輸電技術(shù)的發(fā)展，直流輸電的應(yīng)用范圍將會變大。目前，直流輸電技術(shù)的應(yīng)用場合可分為以下兩大類型。

1、采用交流輸電在技術(shù)上有困難或者是不可能，而且只能采用直流輸電的場合，如不同頻率電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)或向不同頻率的電網(wǎng)之間送電；因穩(wěn)定性問題采用交流輸電難以實現(xiàn)要求；長距離電纜送電，采用交流電纜因為電容電流太大而無法實現(xiàn)等。

2、在技術(shù)上采用兩種輸電發(fā)送等能實現(xiàn)，但采用直流輸電技術(shù)比交流輸電的技術(shù)經(jīng)濟性能好。對于這種情況就需要對輸電的方案進行比較和論證，最后根據(jù)比較的結(jié)果選擇技術(shù)經(jīng)濟性能優(yōu)越的輸電方案。目前我國直流輸電的應(yīng)用主要在遠距離的大容量輸電、大型電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、直流電纜送電、交流輸電線路的增容改造為輕型直流輸電等。

四、直流輸電的發(fā)展

早在19世紀20年代，人們就已經(jīng)發(fā)明了直流輸電機，通過電力資源的遠程輸送，滿足人們生活的相關(guān)要求，這也開創(chuàng)了直流輸電技術(shù)應(yīng)用的先河。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流電力的輸送技術(shù)也得到了進一步的發(fā)展，并且還建立了相應(yīng)的直流輸電工程，從而使得直流電力資源輸送的范圍更加的廣泛。其中可控硅技術(shù)的發(fā)展，人們也讓直流輸電技術(shù)的性能得到了進一步的優(yōu)化，這就標(biāo)志著直流輸電技術(shù)的進一步的飛躍，為高壓直流技術(shù)的發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。

而在我國電力行業(yè)發(fā)展的過程中，高壓直流輸電技術(shù)應(yīng)用得比較晚。但是隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們通過相關(guān)的工業(yè)試驗也對高壓直流輸電技術(shù)進行了適當(dāng)?shù)母倪M和完善，這就使得我國的高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用水平得到進一步的提升，從而滿足了當(dāng)前社會解決發(fā)展的相關(guān)要求。目前，在我國電力行業(yè)發(fā)展中，我國的高壓直流電源技術(shù)也逐漸的趕上了世界水平，而且我們也在傳統(tǒng)的高壓輸電技術(shù)上進行了相應(yīng)的完善和改進，這就使得高壓直流輸電技術(shù)在我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，有著十分廣闊的發(fā)展前景。

另外，在當(dāng)前我國電力行業(yè)發(fā)展過程中，人們?yōu)榱藵M足用戶的用電需求，促進我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，國家電網(wǎng)公司就提出了相關(guān)的管理目標(biāo)和戰(zhàn)略對策，來對高壓電網(wǎng)系統(tǒng)進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，這就使得高壓輸電技術(shù)的應(yīng)用效果得到了進一步的提升。其中在高壓電網(wǎng)系統(tǒng)進行建設(shè)的過程中，我國電網(wǎng)公司也開始對其電網(wǎng)設(shè)備進行自主的研究設(shè)計，這就使得我國的高壓電網(wǎng)系統(tǒng)之間的接近了世界水平，實現(xiàn)了電壓等級高、輸送兩大、輸電距離遠等方面的特點。

結(jié)束語

由此可見，在當(dāng)前我國電網(wǎng)系統(tǒng)建筑和發(fā)展的過程中，高壓輸電技術(shù)的應(yīng)用有著十分重要的意義，這不僅很好的滿足了人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)的相關(guān)需求，還進一步的促進了我國國民經(jīng)濟的增長。雖然目前我國的高壓輸電技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，還存在著許多的問題，但是也具有廣闊的發(fā)展空間，這樣有利于我國經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

（作者單位：國網(wǎng)汾西縣供電公司）