柔性直流输电技术的应用探究

吕小伟

摘  要：人们对电力的需求越来越多，为了全面保证供电稳定，则需要依靠良好的技术支撑。在电力生产过程中，需要稳定的电力输出，为人们提供优质的用电服务，柔性直流输电技术是当前最主要的技术形式，满足了电力生产传输需要，只有在操作过程中，全面创新技术能力，才能保证生产连续性、安全性。文章就柔性直流输电技术在实际操作中的问题进行分析，全面提出该技术在我国应用的趋势及具体应用范围，通过理论实践相结合，全面展示柔性直流输点电系统结构，进一步展望未来发展趋势，提出应用观点与措施。

关键词：柔性技术;直流输电;电力传送

Abstract： People have more and more demand for electric power. In order to ensure the stability of power supply， we need to rely on good technical support. In the process of electric power production， stable power output is needed to provide people with high-quality power consumption services. Flexible DC transmission technology is the most important technical form at present， which meets the needs of power production and transmission. Only in the process of operation， comprehensive innovation of technical capabilities can ensure the continuity and safety of production. This paper analyzes the problems of flexible DC transmission technology in practical operation， comprehensively puts forward the application trend and specific application scope of flexible DC transmission technology in China， and comprehensively shows the structure of flexible DC transmission point power system through the combination of theory and practice. Further looking forward to the future development trend， this paper puts forward the application point of view and measures.

引言

经济的快速发展，带动了能源产业创新，在日益严峻的用电环境与能源紧缺状态下，城市人口迅速膨胀，对电力的要求也越来越高，特别是对电力的分配与输出更加突出，要想全面形成合理规划与分配，则需要有效解决好城区孤岛供电、可再生能源的问题，保证人们用电需要，通过技术创新与服务，有效发挥电网作用，提高现有输电走廊电能输送能力是关键。传统直流或交流输电技术已经无法满足日益增长的用电需要，更不能解决好生产中存在的问题，只有跟上时代，创新科技引领能力，以电力电子技术进步为依托，创新柔性直流输电技术水平，才能保证稳定的电力供给，解决好当前存在的实际问题，推动输电方式变革，创新未来电网构建方案。

1 柔性直流输电的系统

在柔性直流输电系统中，两端换流站利用柔性直流输电，设置了换流电、换流变压设备、换流电抗设备等，各部件的组成，形成了稳定的整体结构，其中，核心部位是VSC，主要包括流桥和直流电容器两大部分。在系统组成中，有效保证了各部分的功能，工作时，综合考虑主电路拓扑结构及开关器件的情况，主要利用了正弦脉宽调制技术，实现了稳定的供电运行能力，技术能够保证科学合理的调制，对各项参考波与三角载波做快速的数据对比，操作时，可以根据数据显示情况，做出不同的理解分析。

2 技术特点

2.1 应用优势

技术具备先进性，在应用中有着良好的优势，主要体现在几个方面，一是潮流反转电压极性不变。进行柔性直流输电时，往往会出现输电系统潮流反转的情况，影响供电效果與质量，也带来不安定的因素，而通过技术应用，则会从整体上提高输电效率，直流电压稳定性更好，保证了电力运行的安全稳定，从而能够避免传统直流输电技术弊端。正是因为潮流反转电压极性不变的优势，才使这项技术得以全面推广。二是采用脉宽调制技术。进行柔性直流输电过程中，技术所使用的是脉宽调制技术，使传统传输技术得到了优化与提升，也就是对原有直流输电系统结构做好进一步的完善创新，形成了实用性更强的技术形态，能够在全面满足基本运行的同时，对原有结构做了简化处理，更好地满足了传输需要，保证了电力的稳定与安全。脉宽调制技术的广泛使用，可以实现没有变压器情况下的快速传输，保证了作业的条件，实现了能源节约，步骤简化的目标，和传统技术比较，其更加具有应用前景优势，柔性直流输电技术的整体效率更高，实践效果更好。三是简化控制操作。先进的技术与传统输电技术比较，有着很好的应用，控制操作步骤更加简单，成本运行更加节约，柔性直流输电技术有效保证了传输效果，实现系统中无功率和有功率电网独立运行，避免了繁杂程序，使各个操作步骤更加具备实操性、稳定性，确保了技术的应用效率。通过有效的步骤简化，保证了人们的用电体验，更保证了工作人员的安全。

2.2 局限性

虽然技术具备先进的特点，但在使用过程中，也存在一定的问题，一是单位输送容量成本高。电力生产与传输需要节能环保，全面保证生产能力与安全，这项技术和目前已经应用较为普遍的常规性直流输电工程相比，柔性直流输电市场认知度不高，其成本较大，开发能力又相对弱，很多电力企业没有使用的条件。国内没有较为常规的生产厂家，多是依靠国际资源进行。如果条件特殊，还需要进行定制生产，整体成本非常高。IGBT器件在国内的生产量并不多，而专业生产厂家更少，虽然我国有一定生产，但无法全面满足当前市场的需要，硅晶片资源得不到有效供给，影响了产能产量。如果按照当前的工程计算，其生产成本是非常高的，单位容量造价约为常规直流输电工程的5倍。要想全面进行技术推广应用，则是很艰难的，所以说，大范圍运用柔性直流输电技术就需要降低成本，保证相对高的输电运输容量，这样，才能确保成本回收，创造经济效益。二是故障承受力与可靠性低。供电过程中，往往存在一定的故障率，从当前的应用情况看，仍然没有适用于大电流开断直流断路器，满足不了现实的需要，同时，柔性直流输电技术很难通过IGBT技术做好故障电流阻止操作，影响到了传输的稳定性，所以说，直流侧故障自动清除功能的不足，造成了应用范围的缩小，传统直流技术在稳定性上更好，而柔性直流输电技术故障承受力偏低，无法在实际应用中得到有效解决，采用双极对称接线方案进行操作，虽然能够提高一定的稳定性与安全性，可是，运行时，会受到电流的影响发生短路，要想快速修复故障，修复的时间过长，过程复杂，则会影响到区域供电，技术难度相对大。三是损耗大。柔性直流输电技术是多种技术的结合，需要各项技术稳定性更强，才能发挥技术优势，保证稳定的电力传输，传统柔性直流工程换流站损耗3%左右，柔性直流工程的损耗一般为1%以内，看似较小的损耗，但是容量提高后，其损耗就会成倍增长，很难得到有效控制。

3 柔性直流输电技术的应用前景展望

3.1 在城市电网塔容及直流供电中的应用

要想全面实现技术应用，就需要把握好技术的优势与劣势，全面发挥优势，做到综合性推广应用，提升技术应用能力与效果。综合考虑柔性直流输电技术具备的一系列优点，那么，我们就能够看到其应用的前景与范围，目前技术在电厂发展、电力并网、海上平台等领域有着更加广泛的应用，也取得了好的应用效果，在未来发展中，技术应用将会向更多方向拓展。我国经济高速发展、城市建设不断推进，城市发展需要良好的电力供给，而电网的拓宽，给技术带来了良好的机遇，为了保证城市电网快速发展，就需要有效解决好技术发展难题，大部分城市电网负荷增多，人们对电力的需求量增加，那么，全新的技术就会提高整体电量供应能力，保证经济发展，为人们提供更加稳定的电力能源。

3.2 替代交直流联网

随着我国西部开发的建设速度加快，西部地区对能源需求量增加，西部地区资源也越来越集中，我国90%水电几乎都集中在西部，东部地区虽然经济发达，但能源资源并不发达，东部地区能源与负荷量与西部相比恰好相反。这就直接造成了地区间的能源失调，要想实现用电需要，则需要可靠的技术进行电力传输，保证电力远距离供应。从当前的技术形态看，柔性直流输电技术还不能承担这项长距离传输任务，进行传输时，会出现一些阻碍，影响电力稳定性，要想全面发挥技术能力，则要在实践过程中，不断总结经验，创新技术引领能力，克服自身存在的不足，解决好两个主要问题，一是用碳化硅替代二氧化硅，找到替代部分，就能够有效改变VSC材料性能，全面提高绝缘性和耐热性，才能达到长距离传输的标准，保证大容量电流长距离运输不受限。二是加强电流直流断路器改良，有效解决好应用故障，在技术上寻求全新的突破，如果有效解决了故障的问题，那么，柔性直流输电技术将会成为未来最主要的技术，也可能会代替传统输电技术，承担长距离大容量输电任务。

3.3 在孤立负荷供电方面的应用

柔性直流输电技术可以全面实现无源网络直接供电，输电功率大小不受限，不受环境条件的影响，偏僻海岛或村庄输电，技术难度大，解决的问题多，一般运用孤立负荷主网，而要想实现交流供电，其整体技术难度大，当前看，一些地区还在使用柴油机组就地发电。这种原始的落后方法，虽然能够解决当地人用电问题，但是对环境污染较大，消耗大量能源，其弊端大于优势，要想全面建立资源节约型与环境友好型社会，则要解决好这些问题，柔性直流输电技术就能够全面解决这些问题，保证了用电需求。

4 结束语

柔性直流输电技术有着自身的优势，只有全面发挥优势，提高技术成熟度，全面创新技术发展，才能够实现良好的应用，满足经济发展需求，为人们美好生活提供能源，技术创新也能够促进我国电力事业持续发展。

参考文献：

[1]姜燕.基于VSC-HVDC并网风电场的暂态电压稳定性研究[D].北京：华北电力大学，2013.

[2]马国鹏.VSC-HVDC的调节特性及有功潮流自动软翻转研究[D].河北：华北电力大学，2009.

[3]刘云，李庚银，肖景良.高压柔性直流输电工程建设一次系统方案关键技术研究[J].现代电力，2015，32（03）：76-80.