康美金

摘 要：柔性直流輸電技術是輸電技術高度發(fā)展的產物。該技術在傳統(tǒng)直流輸電技術的基礎上實現(xiàn)了更大的突破，具有很多突出優(yōu)勢，更加適合現(xiàn)代社會輸電要求，對于我國建立“西電東輸，南北互供”的電力格局具有十分重要的作用。文章圍繞柔性直流輸電技術相關問題進行探討，分析了柔性直流輸電技術的特性優(yōu)勢，介紹了柔性直流輸電技術在電力系統(tǒng)中的重要作用，最后對柔性直流輸電技術在我國能源結構優(yōu)化中發(fā)揮的重要特性進行了重點闡述。

關鍵詞：傳統(tǒng)直流；柔性直流；優(yōu)點

引言

在電能為人類使用的最初階段，直流輸電是其傳輸方式。由于當時技術水平較低，電壓不能轉換，直流輸電距離十分有限。隨著科學技術的發(fā)展，交流輸電逐漸成為了輸電方式的主流。直至上個世紀三十年代，人們發(fā)現(xiàn)直流輸電在遠距離高電壓大容量輸電方面的重要作用，特別是汞弧閥換流器的出現(xiàn)，更是使得直流輸電成為電路輸送主流方式成為了可能。

1 柔性直流輸電具有的技術優(yōu)勢

柔性直流輸電技術是在傳統(tǒng)直流輸電技術的基礎上發(fā)展起來的。該技術在直流輸電的原有優(yōu)勢之外，更具有有功無功單獨控制、可以黑啟動HJ、對系統(tǒng)強度要求低、響應速度快、可控性好、運行方式靈活等特點。大容量高電壓柔性直流輸電在我國經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展，目前各項技術條件已經(jīng)達到實際應用要求，是我國電力系統(tǒng)今后發(fā)展的一個重要方向。柔性直流輸電具有的技術優(yōu)勢主要有以下幾個方面。

（1）柔性直流輸電系統(tǒng)可同時對有功功率和無功功率進行調整控制，在交流系統(tǒng)發(fā)生異常情況時，可根據(jù)具體情況選擇有功功率或無功功率進行補充，在保證系統(tǒng)功率穩(wěn)定的同時實現(xiàn)系統(tǒng)電壓的可控。（2）當系統(tǒng)潮流出現(xiàn)反轉情況時，柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓極性會保持原狀，這對于提高潮流的可控性和并聯(lián)多端直流系統(tǒng)可靠性非常有利，從而實現(xiàn)多端之間的潮流自由控制。（3）柔性直流輸電技術可以對交流側電流進行有效控制，從而最大限度防止系統(tǒng)短路功率的增多。（4）和傳統(tǒng)直流輸電方式相比，柔性直流輸電技術吸收利用多電平技術，系統(tǒng)無需設置濾波裝置即可正常工作，使得系統(tǒng)對土地的占用面積大幅減少。（5）采用柔性直流輸電方式，有利于各換流站間的通訊需求，各站可通過直流線路向對端充電，并根據(jù)直流線路電壓的具體情況實施針對性的控制方式。（6）采用柔性直流輸電技術，有利于提高電網(wǎng)故障后的恢復速度。（7）和傳統(tǒng)直流輸電方式相比，柔性直流輸電技術藉由使用無源逆變方式，避免了受端必須為有源網(wǎng)絡的限制條件，從而具有無源系統(tǒng)供電能力。

2 柔性直流輸電技術在電力系統(tǒng)中的主要應用

柔性直流輸電技術在原有直流輸電技術的基礎上實現(xiàn)了很大的突破，彌補了傳統(tǒng)輸電方式的缺陷和弱點，應用范圍進一步擴大，現(xiàn)階段已經(jīng)在電力系統(tǒng)多個領域中獲得了良好的應用效果。其主要應用有以下幾個方面。

（1）在多個小型發(fā)電廠之間起連接作用?，F(xiàn)代社會，環(huán)境保護意識的增強和能源緊張壓力的加大，推動了新型清潔能源的快速發(fā)展。由于當前新型清潔能源裝機容量規(guī)模普遍不大，同時，由于技術瓶頸問題的影響，供電質量水平也較低，再加上清潔能源，比如水電廠、風電場（含海上風電場）、潮汐電站、太陽能電站等電廠設施多數(shù)遠離主網(wǎng)，如果使用交流模式進行連接，技術難度較大，經(jīng)濟成本較高，不利于大面具推廣。而使用柔性直流輸電技術，可以在避免上述問題和缺陷的同時在主網(wǎng)和清潔能源電站間實現(xiàn)良好的連接，供電質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性得到足夠的保障。（2）異步聯(lián)網(wǎng)。柔性直流輸電技術能夠協(xié)調不同頻率或相同頻率的交流系統(tǒng)實現(xiàn)非同步運行。（3）今后城市輸配電網(wǎng)的主要形式。隨著城市發(fā)展規(guī)模的不斷增加，原有配電網(wǎng)絡已經(jīng)不能滿足城市生產、生活的用電需要，同時，現(xiàn)有的大中型城市空中輸電線路發(fā)展空間有限，不能進行較大的擴容。在這種形勢下，使用柔性直流輸電方式對城市中心區(qū)域進行電力輸送，就成為今后城市輸配電網(wǎng)絡的主要發(fā)展方向。（4）為海上電力設施提供電力服務。隨著科學技術的發(fā)展，人類的足跡從陸地逐漸擴展到海上。越來越多的人工海上建筑建成并投入使用。這類海上建筑還有海島等地區(qū)，遠離陸地，難以進行常規(guī)輸配電，通常使用柴油機或天然氣進行發(fā)電，不僅成本很高，污染環(huán)境，而且電力質量難以保障。使用柔性直流輸電技術，可以較好地解決這個問題，并將剩余的電能（如用石油鉆井產生的天然氣發(fā)電）反送給系統(tǒng)。（5）促進配電網(wǎng)絡電能質量的提高。柔性直流輸電系統(tǒng)具有同時控制電網(wǎng)有功功率和無功功率的能力，可以在交流系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定的前提下保證系統(tǒng)供電質量。根據(jù)這一特性，柔性直流輸電技術越來越多地應用到配電網(wǎng)絡電能質量改善中去。

3 柔性直流輸電技術在我國能源消費結構優(yōu)化中的重要作用

改革開放以來，我國經(jīng)濟實現(xiàn)了突飛猛進的飛速發(fā)展，人們生活水平大幅提高。與此同時，大氣污染、水體污染、土壤污染、氣候災害頻發(fā)等環(huán)境問題日漸嚴重，尤其是霧霾天氣更是直接危害到中東部地區(qū)人們的生命健康。經(jīng)過長時間的研究和大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析，人們發(fā)現(xiàn)，大氣問題的主要原因在于我國以煤炭為主的能源消費結構。要改善大氣質量，就必須調整我國當前能源供給方式，將以煤為主的能源供給方式轉變?yōu)橐噪姙橹鞯哪茉聪姆绞?。由于自然因素，我國各類發(fā)電廠，包括傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電、處于發(fā)展中的水力發(fā)電乃至新型的風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等電力中心大多分布于我國西南部、西北部和北部地區(qū)，而用電需求較大的地區(qū)則位于我國中東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，能源和負荷中心地理距離極遠，電力輸送工作壓力很大。要適應我國能源中心和負荷中心分布差距大，滿足國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的電力要求，實現(xiàn)從西部電力生產區(qū)域向東部電力負荷區(qū)域遠距離大規(guī)模輸電，并保證電力質量，就必須堅持“電壓等級高、輸送容量大、送電距離長、運行損耗小”的輸電原則。而這正是最能體現(xiàn)柔性直流輸電技術優(yōu)勢和作用的地方。

使用柔性直流輸電技術，除非換流站交流母線電壓歸零，電流一直存在，對潮流的大范圍轉移具有很好的防范效果，相較于傳統(tǒng)直流輸電線路，對交流系統(tǒng)的沖擊要小得多，是直流異步聯(lián)網(wǎng)的重要實現(xiàn)方式，妥善解決了傳統(tǒng)交直流并聯(lián)運行可能引起交流系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)的問題。在遠距離高壓大公路輸電方面，柔性直流輸電技術具有以下幾方面優(yōu)點：一是正常運行對無功補償需求低，系統(tǒng)無需再無功補償裝置上耗費大量資金。二是不增加受端電網(wǎng)的短路電流水平，有效避免了因為落點密集而引發(fā)的的交流線路短路電流超限問題。三是憑借柔性直流輸電技術，各大區(qū)電網(wǎng)間可以實現(xiàn)直流線路異步互連，妥善解決了強直弱交問題，對于交直流并列輸電系統(tǒng)防范大范圍潮流轉移引發(fā)的安全事故具有很好的積極作用。

4 結束語

綜上所述，柔性直流輸電技術對我國當前電力系統(tǒng)發(fā)展需求具有高度的適用性，是我國輸電方式今后的主要發(fā)展方向。電力企業(yè)和相關科研機構要充分認識到柔性直流輸電技術的優(yōu)勢和特點，深入推進高壓大容量柔性直流輸電技術的開發(fā)研究和應用實踐，為我國能源體系結構調整優(yōu)化做出技術保障。

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