柔性直流输电技术探析

康美金

摘 要：柔性直流输电技术是输电技术高度发展的产物。该技术在传统直流输电技术的基础上实现了更大的突破，具有很多突出优势，更加适合现代社会输电要求，对于我国建立“西电东输，南北互供”的电力格局具有十分重要的作用。文章围绕柔性直流输电技术相关问题进行探讨，分析了柔性直流输电技术的特性优势，介绍了柔性直流输电技术在电力系统中的重要作用，最后对柔性直流输电技术在我国能源结构优化中发挥的重要特性进行了重点阐述。

关键词：传统直流；柔性直流；优点

引言

在电能为人类使用的最初阶段，直流输电是其传输方式。由于当时技术水平较低，电压不能转换，直流输电距离十分有限。随着科学技术的发展，交流输电逐渐成为了输电方式的主流。直至上个世纪三十年代，人们发现直流输电在远距离高电压大容量输电方面的重要作用，特别是汞弧阀换流器的出现，更是使得直流输电成为电路输送主流方式成为了可能。

1 柔性直流输电具有的技术优势

柔性直流输电技术是在传统直流输电技术的基础上发展起来的。该技术在直流输电的原有优势之外，更具有有功无功单独控制、可以黑启动HJ、对系统强度要求低、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点。大容量高电压柔性直流输电在我国经历了较长时间的发展，目前各项技术条件已经达到实际应用要求，是我国电力系统今后发展的一个重要方向。柔性直流输电具有的技术优势主要有以下几个方面。

（1）柔性直流输电系统可同时对有功功率和无功功率进行调整控制，在交流系统发生异常情况时，可根据具体情况选择有功功率或无功功率进行补充，在保证系统功率稳定的同时实现系统电压的可控。（2）当系统潮流出现反转情况时，柔性直流输电系统的直流电压极性会保持原状，这对于提高潮流的可控性和并联多端直流系统可靠性非常有利，从而实现多端之间的潮流自由控制。（3）柔性直流输电技术可以对交流侧电流进行有效控制，从而最大限度防止系统短路功率的增多。（4）和传统直流输电方式相比，柔性直流输电技术吸收利用多电平技术，系统无需设置滤波装置即可正常工作，使得系统对土地的占用面积大幅减少。（5）采用柔性直流输电方式，有利于各换流站间的通讯需求，各站可通过直流线路向对端充电，并根据直流线路电压的具体情况实施针对性的控制方式。（6）采用柔性直流输电技术，有利于提高电网故障后的恢复速度。（7）和传统直流输电方式相比，柔性直流输电技术藉由使用无源逆变方式，避免了受端必须为有源网络的限制条件，从而具有无源系统供电能力。

2 柔性直流输电技术在电力系统中的主要应用

柔性直流输电技术在原有直流输电技术的基础上实现了很大的突破，弥补了传统输电方式的缺陷和弱点，应用范围进一步扩大，现阶段已经在电力系统多个领域中获得了良好的应用效果。其主要应用有以下几个方面。

（1）在多个小型发电厂之间起连接作用。现代社会，环境保护意识的增强和能源紧张压力的加大，推动了新型清洁能源的快速发展。由于当前新型清洁能源装机容量规模普遍不大，同时，由于技术瓶颈问题的影响，供电质量水平也较低，再加上清洁能源，比如水电厂、风电场（含海上风电场）、潮汐电站、太阳能电站等电厂设施多数远离主网，如果使用交流模式进行连接，技术难度较大，经济成本较高，不利于大面具推广。而使用柔性直流输电技术，可以在避免上述问题和缺陷的同时在主网和清洁能源电站间实现良好的连接，供电质量和系统稳定性得到足够的保障。（2）异步联网。柔性直流输电技术能够协调不同频率或相同频率的交流系统实现非同步运行。（3）今后城市输配电网的主要形式。随着城市发展规模的不断增加，原有配电网络已经不能满足城市生产、生活的用电需要，同时，现有的大中型城市空中输电线路发展空间有限，不能进行较大的扩容。在这种形势下，使用柔性直流输电方式对城市中心区域进行电力输送，就成为今后城市输配电网络的主要发展方向。（4）为海上电力设施提供电力服务。随着科学技术的发展，人类的足迹从陆地逐渐扩展到海上。越来越多的人工海上建筑建成并投入使用。这类海上建筑还有海岛等地区，远离陆地，难以进行常规输配电，通常使用柴油机或天然气进行发电，不仅成本很高，污染环境，而且电力质量难以保障。使用柔性直流输电技术，可以较好地解决这个问题，并将剩余的电能（如用石油钻井产生的天然气发电）反送给系统。（5）促进配电网络电能质量的提高。柔性直流输电系统具有同时控制电网有功功率和无功功率的能力，可以在交流系统电压保持稳定的前提下保证系统供电质量。根据这一特性，柔性直流输电技术越来越多地应用到配电网络电能质量改善中去。

3 柔性直流输电技术在我国能源消费结构优化中的重要作用

改革开放以来，我国经济实现了突飞猛进的飞速发展，人们生活水平大幅提高。与此同时，大气污染、水体污染、土壤污染、气候灾害频发等环境问题日渐严重，尤其是雾霾天气更是直接危害到中东部地区人们的生命健康。经过长时间的研究和大规模的数据分析，人们发现，大气问题的主要原因在于我国以煤炭为主的能源消费结构。要改善大气质量，就必须调整我国当前能源供给方式，将以煤为主的能源供给方式转变为以电为主的能源消耗方式。由于自然因素，我国各类发电厂，包括传统的燃煤发电、处于发展中的水力发电乃至新型的风力发电、太阳能光伏发电等电力中心大多分布于我国西南部、西北部和北部地区，而用电需求较大的地区则位于我国中东部经济发达地区，能源和负荷中心地理距离极远，电力输送工作压力很大。要适应我国能源中心和负荷中心分布差距大，满足国家经济发展和人民生活的电力要求，实现从西部电力生产区域向东部电力负荷区域远距离大规模输电，并保证电力质量，就必须坚持“电压等级高、输送容量大、送电距离长、运行损耗小”的输电原则。而这正是最能体现柔性直流输电技术优势和作用的地方。

使用柔性直流输电技术，除非换流站交流母线电压归零，电流一直存在，对潮流的大范围转移具有很好的防范效果，相较于传统直流输电线路，对交流系统的冲击要小得多，是直流异步联网的重要实现方式，妥善解决了传统交直流并联运行可能引起交流系统暂态失稳的问题。在远距离高压大公路输电方面，柔性直流输电技术具有以下几方面优点：一是正常运行对无功补偿需求低，系统无需再无功补偿装置上耗费大量资金。二是不增加受端电网的短路电流水平，有效避免了因为落点密集而引发的的交流线路短路电流超限问题。三是凭借柔性直流输电技术，各大区电网间可以实现直流线路异步互连，妥善解决了强直弱交问题，对于交直流并列输电系统防范大范围潮流转移引发的安全事故具有很好的积极作用。

4 结束语

综上所述，柔性直流输电技术对我国当前电力系统发展需求具有高度的适用性，是我国输电方式今后的主要发展方向。电力企业和相关科研机构要充分认识到柔性直流输电技术的优势和特点，深入推进高压大容量柔性直流输电技术的开发研究和应用实践，为我国能源体系结构调整优化做出技术保障。

参考文献

[1]胡航海，李敬如，杨卫红，等.柔性直流输电技术的发展与展望[J].电力建设，2011，32（5）：62-66.

[2]周月宾，江道灼，郭捷，等.模块化多电平换流器型直流输电系统的启停控制[J].电网技术，2012，36（3）：204-209.

[3]孙世贤，田杰.适合MMC型直流输电的灵活逼近调制策略[J].中国电机工程学报，2012，32（28）：62-67.