浅议柔性直流输电技术与发展

 1前言
谈到电力传输的历程，电力传输目前有三个阶段，分别为直流阶段、交流阶段以及交直流相混合输电阶段。早期的用电运输工程是从直流输电系统开始的，这种直流输电系统存在弊端，效果不好，不能直接将直流电进行升压，这样导致输电距离受到很大的限制，限制了发展，更不能满足输送容量的增长以及输电距离增加的相应需求。后来，三相交流发电机和变压器应运而生，随着交流电的优势日益明显，交流输电也就开始逐渐地代替了直流输电系统，由于良好的性能，交流电发展迅猛，并且得到世界各国的普及，逐渐形成了当代交流电网的雏形。对于大功率换流器的研究成功，解决了高压直流输电上的技术难题。相比直流输电，交流输电在一些方面具有很强的优势。现在，为了更好的发展输电技术，开始使用柔性直流输电技术，比如在远距离大功率的输电方面、海底电缆输电系统以及两个交流系统之间的非同步联络等等。

当前，柔性直流输电技术有了较大的提高，特别是在降低损耗控制方面以及保护技术这些方面都取得了相当大的进步。在柔性直流输电技术方面，前期仍然存在一些问题，比如说在受控端网络方面必须是一个完整的有源系统，不能实现向无源系统供电。后来采用新的技术，用全控型半导体器件IGBT组成的电压源型换流器的柔性直流输电在瑞典顺利运行，这也标志着直流输电技术向新的发展迈进。随着全控型功率器件的发展及其性能的不断改善，基于电压源（VSC）换流技术的高压直流输电（HVDC）的工程应用越来越多。目前来看，从柔性直流输电的技术特点以及实际工程的运行效果来看，这种直流输电技术非常适合应用于可再生能源并网网络、分布式发电并网网络、孤岛供电网络、城市电网供电以及异步交流网互联等领域，可以让可再生能源得到充分的利用，并且可以提高传输效率，因此发展柔性直流输电技术具有非常现实和实用的意义。

    2柔性直流输电系统特点
柔性直流输电具体来讲，就是一种将可关断电力电子器件引入到直流输电领域的新型直流输电技术。柔性直流输电技术的主要特点就是使用具有自关断能力的全控型半导体器件IGBT构成了电压源变流器（VSC），以此取代使用半控晶闸管器件的电流源变流器（CSC）这种常规的直流输电方式。在电网技术使用方面上，柔性直流输电系统具有非常强的控制能力，可以快速独立的控制有、无功能力，并且可以十分方便快捷地实现潮流的反转，这样可以有效地提高交流系统的输电能力与功角稳定性，快速实现迅速恢复供电和“黑启动功能”以及向无源电网供电等特点。在经济与环境影响方面，柔性直流输电系统具有占地面积很少、施工工期短以及电磁干扰很小等优点。可以快速控制有功功率和无功功率，解决电压闪变问题，改善供电的电能质量，防止敏感设备因电能质量问题造成的经济损失。可灵活控制交流侧的电流，故可控制电网的短路容量。能够提供系统阻尼，提高系统稳定性，并在严重故障时提供“黑启动功能”。正是由于这么多的优势存在，所以，现在各国都竞相对此种柔性直流输电技术进行大范围推广，解决当前输电困难的问题。

    3柔性直流输电技术可应用范围
（1）可以应用到连接分散的小型发电厂。比如说中小型的水电厂、风电场以及太阳能电站等，可以利用柔性直流输电的优势，将柔性直流输电与主网实现互联，这样不仅可以大大提高效率，还可以充分的发挥可再生能源。充分的利用可再生能源，不仅能够缓解能源的紧张，还大大的有利于环境的保护。
（2）可以针对不同额定频率或相同的频率交流系统实现非同步的正常运行。模块化的结构还有电缆的线路对柔性直流的输电大有好处，能够使柔性直流输电对应用的场地以及环境的要求大大的降低，这样就可以使中间换流站的投资进一步下降，降低成本。
（3）对城市建设中也起到不可忽视的作用，有利于构建城市直流输配电网。

（4）对于偏远地区的供电起到更好的建设作用。考虑到实际情况，偏远地区建设电网比较复杂，地区远离电网，这样就造成负荷轻并且日负荷的波动大，这也导致经济因素还有线路的输送能力低成为限制架设交流输电线路快速发展的主要因素，而柔性直流输电可以利用自身的优势顺利进行供电，彻底解决这些问题。
（5）利用一些特殊设备可以实现海上供电。
（6）可以大大的提高配电网的电能质量。柔性直流输电系统具有独立快速地控制有功和无功的特点，能够使交流系统的电压基本保持不变的状态，它使系统的电压和电流可以很容易地满足电能质量的相关标准。

  4柔性直流输电技术的发展
随着风电等间歇式可再生能源在电网中比重的加大，其随机性、间歇性和不可控性等特点对电网的安全可靠运行带来巨大挑战。柔性直流输电可以极大地提升风电场并网的安全性和可靠性，是国际上公认的最具有技术优势的风电场并网手段，特别是对于远距离的海上风电场来说，使用柔性直流输电并网是目前唯一可选的有效方案。另外，柔性直流输电技术在孤岛及海上平台供电、大型城市供电、多端直流组网、电力市场交易等领域也都有显著的技术优势。随着电网未来继续朝着智能化、节约化、环保化发展，柔性直流输电技术必将成为未来电力领域的一个重要发展方向，具有极其广阔的市场应用前景。据悉，1997年世界上第一条柔性直流输电工程投入工业试验运营，目前投入运营的已经有11条。大部分应用于风力发电、电力交易、电网互联、海上钻井平台等领域。随着世界范围内对于可再生能源的应用越来越广泛，规模越来越大，目前已有1000MW的柔性直流风电场并网工程开始设计，而2000MW级柔性直流输电的概念设计也已经提出。目前，欧洲多个国家都已经规划和建设了大量的海上风电场，其容量都在数百兆瓦等级，并且其中已经有部分使用了柔性直流输电进行系统接入。我国开展柔性直流输电技术研究的时间相对较晚，在初期阶段主要集中在专科院校所开展的部分理论性研究。柔性直流输电是国际公认的最具有技术优势的风电场并网方案，也是海上风电并网的唯一方式，可以大幅改善大规模风电场并网的性能，保障新能源发电的迅速发展。因此，柔性直流输电技术也有很好的应用前景。

 5结束语
当前大环境下，对能源的需求很大，能源的供应问题成了困扰能源有效利用的一大难题。考虑到此，能否有效的进行直流输电传送就成为了急需解决的问题。柔性直流输电技术可控性非常强，并且受环境的影响很小，正是由于这种优点，柔性直流输电技术特别适合于中小容量电力的远距离输送。在当前环境下，各国对能源的需求都很紧张，鉴于此，柔性直流输电可以缓解一些能源需求，满足当代新能源电力传输。

参考文献
    [1]胡浩.柔性直流输电技术及其国内应用的展望.华东电力，2011（9）.
    [2]刘隽.柔性直流输电技术及其应用前景的研究.供用电，2008（2）.
    [3]朱奕帆.关于柔性直流输电技术在风电并网中的应用.华东电力，2011（7）.

作者简介：

1.耿战霞（1981.03.05），女，汉族，工程师，本科学历，研究方向：从事高压直流输电系统软件设计与系统调试工作

2. 于双全（1982.07.29），男，汉族，工程师，本科学历，研究方向：电力系统高低压无功补偿

3. 李海猛（1983.04.01）男，汉族，工程师，本科学历，研究方向：变电站远动系统及调度数据网数据传输