崔祎+耿俊秋

摘 要：針對高壓直流供點技術及其應用前景，結合理論實踐，在簡要闡述高壓直流供電技術相關概述和優(yōu)勢的基礎上，分析了高壓直流供電技術的應用前景，最后通過深入分析，得出高壓直流供電技術對提高電力運行的穩(wěn)定性和安全性有重要意義的結論，希望對相關單位有些許參考價值。

關鍵詞：高壓直流供電技術；優(yōu)勢；應用前景

中圖分類號：TM721 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0149-02

引言

我國是在1882年開始應用直流供電的方式來輸送電能，隨著我國科學技術的發(fā)展，直流供電技術取得了快速發(fā)展，本文基于高壓直流供電技術的優(yōu)勢，對其具體的應用前景做了如下分析。

1 高壓直流供電技術相關概述

一套完善的高壓直流供電系統(tǒng)主要由：換流器、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流避雷器、控制保護設備等設備共同組成。在高壓直流供電系統(tǒng)中，只有在輸電階段為直流電，而用電系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)則仍然是交流電，當交流電經過換流變壓器升壓以后，再重新輸送到整流器當中。而整流器的主要部件是硅變流器，其主要功能是把高壓交流電轉變?yōu)楦邏褐绷麟姡缓笤俅屋斔偷较嚓P電力系統(tǒng)當中，然后進入逆變器當中，把在高壓直流電轉化為高壓交流電，然后再通過相關環(huán)路器進行降壓，然后輸送到相關設備當中。

2 高壓直流供電技術的優(yōu)勢

2.1 技術方面的優(yōu)勢

2.1.1 大幅度提升了供電的可靠性和安全性

在供電系統(tǒng)中，應用高壓直流供電技術的主要目的是提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)中組件大多數(shù)為串聯(lián)關系，單體可靠性遠低于單個組件的可靠性。而直流供電系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中各個模塊通過并聯(lián)的方式相互連接，因此，不可靠性是各組件連乘結果，其總體可靠性遠遠大于單個組件的可靠性。無論是理論計算還是實際應用案例都表明，高壓直流供電系統(tǒng)的可靠性遠遠高于UPS系統(tǒng)。比如：某省與2012年引進高壓直流供電系統(tǒng)，截止2016年底，一次電力系統(tǒng)癱瘓的故障也沒有發(fā)生。

2.1.2 能耗比較低

傳統(tǒng)UPS主機為在線雙邊換型，如果電力系統(tǒng)的負載超過50%以后，電能的轉化效率和開關電源基本一致。但是在具體應用過程，為保證UPS系統(tǒng)的可靠性和安全性，往往采用n+1（n=1、2、3、4）的運行方式，再加上諧波和波峰因數(shù)的影響，UPS很難滿足具體需求。很多UPS系統(tǒng)通常情況下，使用到中后期的才能達到設計負載率，而其轉換效率也只有75%～80%[1]。

而直流電源供電技術在具體應用過程中，采用了模塊化結構，輸入負載可以進行適當調整，從而促使整流器模塊的負載率始終保持在較高的水平，其線損率往往在1.5%左右，大大降低了電量的損失率。

2.1.3 大大改善了輸入參數(shù)

通過大量測試發(fā)現(xiàn)，UPS主機加裝12次濾波器以后，其輸入功率因數(shù)通常在0.8～0.9，最大時能達到0.95，電流諧波含量經常在7.6%左右。

而高壓直流供電系統(tǒng)在具體應用過程中，如果系統(tǒng)處于額定工況下，開關整流器的輸入功率因數(shù)可以達到0.99，而電流諧波含量往往在5%以下。通過改善輸入參數(shù)可以大大降低前端設備的容量，也可以行之有效地降低補償電容的耐壓要求。

2.2 建設投資

大量實例表明，相比于UPS系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)中采用高壓直流供電技術能夠降低建設投資約35%～40%。采用高壓直流供電，不但可以實現(xiàn)電源系統(tǒng)的分期建設，同時相關設備和模塊也可以見分期建設。就建設投資折現(xiàn)率而言，高壓直流供電方案的投資節(jié)約率明顯高于UPS系統(tǒng)[2]。

2.3 運維成本

電力系統(tǒng)的運維成本包括兩個方面：一方面電費成本，另一方面是維修成本，在具體應用過程中雖然轉換率的提高，高壓直流供電系統(tǒng)能夠大大降低電費成本。同時高壓直流供電系統(tǒng)在具體應用過程中，采用了模塊化的結構，可以隨時進行替換，維修加個可以根據(jù)市場價格逐步調整。

3 高壓直流供電技術的應用前景

3.1 高壓直流技術的應用現(xiàn)狀

高壓直流技術在具體應用過程中，有多種電壓可供選擇，但畢竟我國高壓直流供電技術的起步比較晚，在具體應用過程中，極度缺乏后端設備的保障。因此，供電電壓選擇時，就必須充分保證整個電力系統(tǒng)可以在不同模式下都可以運行，目前我國高壓直流供電的標稱電壓達成一致，比如：確定使用240V電壓等級。

近年來，我國社會經濟快速發(fā)展，對供電電源的要求提出了更高的要求，高壓直流供電技術應運而生，但是在具體應用過程中，高壓直流電源的發(fā)展并不是非常順利，受到很多因素的制約。

第一，缺乏有保障的后端設備的支持，雖熱很多試點中后端設備能夠滿足高壓直流供電的具體需求，但是此種電源標準并不是后端設備的標準電源，使得整個系統(tǒng)在具體應用過程中往往會存在較大風險，包括：技術風險，高壓直流供電的后端設備有很多，存在一些設備不支持高壓直流電源的問題，因此，在具體應用過程中，需要對相關的設備進行檢測，必須通過實際運行才能檢測出來，而此種檢測需要一定時間，也就是時候在檢測結果沒有出來之前，風險也就得不到有效解決。法律風險，如果高壓直流供電系統(tǒng)在改變合同約定的情況下進行運行，運營商就會處于不利的境地，面臨極大的風險考驗，導致電力的提供方和使用方都陷入法律糾紛當中[3]。

第二，電源系統(tǒng)定型和定量的制約。發(fā)展至今，我國高壓直流供電技還沒有相應的技術標準進行支持，在具體應用過程中比較缺乏相關技術的引導，導致高壓直流供電產品仍然沒有最終定型。

第三，配套器對高壓直流供電技術發(fā)展的制約。在高壓直流供電系統(tǒng)中，有很多比較罕見的器件，包括：熔斷器、斷路器等保護元件。這些元件對運行環(huán)境有很高的要求，如果處理不當勢必會對高壓直流供電技術的發(fā)展造成嚴重限制。endprint

3.2 高壓直流供電技術應用的推進

大量實例表明，影響高壓職工供電技術難以大規(guī)模應用因素有很多，最嚴重的原因在于缺乏后端設備高壓直流供電的標準化。但我國后端設備極度缺乏保障技術，特別是IT設備，大多數(shù)的IT設備被應用在互聯(lián)網行業(yè)、高新技術行業(yè)等新技術領域，在電力企業(yè)的應用還比較少，僅僅憑借通信行業(yè)很難有效退訂電源標準的改進，同時也要通過電視、廣播、網絡、雜志，宣傳高壓直流供電技術應用的重要性，提高社會各界人士對高壓直流供電認知度[4]。同時編制具有國家法律效應的技術標準，同時積極推動高壓直流供電的IT設備的應用。當后端設備能夠切實滿足高壓直流供電的需求以后，并大規(guī)模商用以后，電源系統(tǒng)的標準化的相關問題也就迎刃而解了。同時市場化也將進一步推動前端電源零部件的研發(fā)和生產，就可以行之有效地解決電源系統(tǒng)對高壓直流供電技術應用的限制。

3.3 高壓直流供電技術的應用前景

高壓直流供電技術在可靠性、安全性、節(jié)能性等方面比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)有非常大優(yōu)點，當后端設備的適應性、電源系統(tǒng)的定型與量產、配套器件等問題解決以后，高壓直流供電的相關技術一定會得到廣泛的運用。比如：寧東-山東直流輸電工程±660千伏在2011年2月28日投入使用，山東省的外送電能從350萬千瓦提升到了750萬千瓦，通過不完全統(tǒng)計，當±660千伏高壓直流供電工程落實以后，每年大約節(jié)約原煤1120萬噸，減少二氧化碳排放5.7萬噸，二氧化碳年排放量降低了1.2個百分點，對建立環(huán)境友好型社會奠定了良好基礎[5]。

4 結束語

綜上所述，高壓直流供電在電網互聯(lián)、長距離運輸?shù)确矫嬗蟹浅Ｖ匾淖饔?，目前我國電力資源主要表現(xiàn)為西電東送，南北互供的狀態(tài)，通過科學合理的應用高壓直流供電技術充分提高電力運行的穩(wěn)定性和安全性。從中可以看出，隨著新技術和新能源的開發(fā)應用，高壓直流供電技術仍然有非常廣泛的前景。

參考文獻：

[1]陳偉鋒.240V高壓直流供電技術在通信行業(yè)的運用分析[J].通訊世界，2016（04）：18-19.

[2]王振中.高壓直流供電技術及其應用[J].現(xiàn)代電視技術，2016（02）：96-99+70.

[3]王國志.高壓直流供電技術及其應用前景[J].福建質量管理，2015（12）：209.

[4]焦金濤，李寶巖，楊博.我國高壓直流供電技術應用探析[J].通信電源技術，2015，32（01）：64-66+70.

[5]齊國富，田雨，杜玉剛，等.論240V高壓直流供電技術在油田信息機房中應用的可行性分析[J].中國管理信息化，2014，17（13）：52-53.endprint