Chap.6_直流输电新技术__bach(20120326)
直流输电技术研究
直流输电技术研究随着电力产业的发展，电力输送也变得越来越重要。
而直流输电技术作为一种高效的输电方式，在传统交流输电系统的基础上，不断取得突破性进展，成为人们关注的热点话题之一。
一、直流输电技术的发展历程直流输电技术的发展可以追溯到19世纪末的华盛顿特区，当时美国的一位发明家展示出了将直流电输送至长途距离的崭新方法。
在此之后的100多年里，直流输电技术不断进步，尤其是由于电子控制系统的发展，大大提升了直流输电技术的性能。
二、直流输电技术的优势相较于交流输电技术，直流输电技术的优势明显。
首先，直流输电技术可以更大限度地利用电力，能够承载更高的电力负载；其次，直流输电技术的线路损耗更小，并且能够有效地与许多电力制造工艺相结合；最后，直流输电的稳定性要高于交流输电许多。
三、直流输电技术的应用在目前的实际应用中，直流输电技术已经得到广泛应用，其主要用途包括：1、远距离输电在远距离输电方面，直流输电的效果备受认可。
由于交流输电需要在输送线路上不断转换电流方向，这种变换电流方向的过程会导致很多损失。
而直流输电系统只需要通过直接控制电流方向来控制电力输送，并且在长距离输送时无需因为负载变化而提高电压，这些都相比于交流输电系统来说，有效地降低了功率损耗。
2、海底输电在海底输电方面，直流输电技术也有很大的优势。
由于海底环境的特殊性质，海底输电线路的损耗很大，因此选择直流输电技术，可以较好地避免这一问题。
3、光伏发电在光伏发电方面，直流输电技术也得到广泛应用。
在光伏发电过程中，发电配有的逆变器会将直流电转换为交流电，但是这个过程在总的输电中会带来比较大的损耗。
因此，通过选择直流电输送方式，可以有效地降低损失，从而提高光伏发电的效益。
四、直流输电技术研究的未来方向在未来的研究方向方面，直流输电技术需要重点发展的领域主要包括：1、直流输电系统的可扩展性在近年来的研究中，直流输电系统的可扩展性是一个不容忽视的问题。
因为当电力输送的需要变得更为特殊或更为远距离的时候，直流输电技术面对的挑战也自然会增加。
Chap.6_直流输电新技术__wj(20150510)资料
特高压输电分类
特高压交流输电（UHVAC transmission） 特高压直流输电（UHVDC transmission）
2017/9/20 3
chap.6 直流输电新技术
6.1.1 特高压直流输电系统
Ultra High Voltage Direct Current transmission --- UHVDC
2017/9/20 11
chap.6 直流输电新技术
6.1.2 UHVDC工程
2、UHVDC工程
目前世界上已投运的UHVDC工程均在我国，分别是： 云广特高压直流输电示范工程：5000MW，±800 kV， 1373 km； 向上特高压直流输电示范工程：6400 MW，±800 kV， 1907 km； 锦苏工程：7200 MW，±800 kV，2059 km； 糯扎渡—广东工程：5000 MW，±800 kV，1451 km； 哈密南—郑州工程：8000 MW，±800 kV，2210 km； 溪洛渡―金华工程：8000 MW，±800 kV，1680 km。 计划新建约20个UHVDC工程。
常规HVDC
chap.6 直流输电新技术
6.1.1 特高压直流输电系统
6、换流站平面布置
高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方 式，高压阀厅布置在两侧，低压阀厅布置在中间。
2017/9/20
10
chap.6 直流输电新技术
6.1.2 UHVDC工程
1、发展历史
特高压直流输电技术起源于 20 世纪 60 年代，瑞 典 Chalmers 大学 1966 年开始研究±750kV 导线。 前苏联于1978年计划建设±750kV、6000MW、 2400km的特高压直流，试制出工程所用的全套设 备，两端换流站完成了大部分土建及设备安装工 作，直流线路建成1090km，最终未投运。 1988~1994 年，巴西和ABB 开展±800kV 特高压 直流输电的研发工作。 2005年左右，国家电网公司及南方电网公司先后 启动特高压输电工程关键技术问题的研究。
直流输电课件
随着技术的不断进步，人们开始研究超高压直流输电技术，以进一步提高电力 传输的效率和安全性。
超高压直流输电技术的应用
超高压直流输电技术在跨洲、跨国电力传输以及海上风电并网等领域具有广阔 的应用前景。通过采用先进的绝缘材料、控制技术和设备，超高压直流输电技 术的传输容量、稳定性和经济效益将得到进一步提升。
换流器类型
包括整流器和逆变器，分 别用于将交流电转换为直 流电和将直流电转换为交 流电。
换流器控制
对换流器进行控制，确保 其输出稳定的直流电能。
输电线路
线路类型
线路保护
包括架空线路和地下电缆，根据输电 距离和地形选择合适的线路类型。
对输电线路进行保护，防止其受到自 然灾害和人为破坏的影响。
线路设计
互联。
直流输电的应用场景
大规模风电和太阳能发电基地的并网输送
01
直流输电可以用于大规模可再生能源基地的并网输送，实现清
洁能源的优化配置和利用。
城市和工业园区的供电
02
直流输电可以用于城市和工业园区的供电，提高供电可靠性和
稳定性。
跨区域大电网互联
03
直流输电可以用于实现跨区域大电网互联，提高电网的稳定性
和可靠性。
02
直流输电系统的组成
电源010203电源类型包括化石燃料发电、核能 发电、可再生能源发电等。
电源接入
电源通过换流站接入直流 输电系统，实现电能转换 和传输。
电源控制
对电源进行控制，确保其 输出稳定的直流电能。
换流器
工作原理
换流器通过控制半导体开 关的通断，实现交流电与 直流电之间的转换。
政策和市场环境
政府政策和市场环境对直流输电技术的发展和应用具有重要影响， 需要加强政策支持和市场推广。
直流输电技术
直流输电技术摘要直流输电是指，将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。
主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，具有线路投资少、不存在系统稳定问题、调节快速、运行可靠等优点。
直流输电系统主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成。
其中换流站是直流输电系统的核心，它完成交流和直流之间的变换。
直流输电的发展也受到一些因素的限制。
首先，直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高；其次，换流装置（整流和逆变）运行中需要大量的无功补偿，正常运行时可达直流输送功率的40～60％；换流装置在运行中在交流侧和直流侧均会产生谐波，要装设滤波器；直流输电以大地或海水作回路时，会引起沿途金属构件的腐蚀，需要防护措施。
要发展多端直流输电，需研制高压直流断路器。
随着电力电子技术的发展，大功率可控硅制造技术的进步、价格下降、可靠性提高，换流站可用率的提高，直流输电技术的日益成熟，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。
当前，研制高压直流断路器、研究多端直流系统的运行特性和控制、发展多端直流系统、研究交直流并列系统的运行机理和控制，受到广泛的关注。
许多科学技术学科的新发展为直流输电技术的应用开拓着广阔的前景，多种新的发电方式──磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等产生的都是直流电，所产生的电能要以直流方式输送，并用逆变器变换送入交流电力系统；极低温电缆和超导电缆也更适宜于直流输电，等等。
今后的电力系统必将是交、直流混合的系统。
关键字直流输电直流输电系统系统结构运行特点目录1.直流输电技术发展 (3)1.1汞弧阀换流时期 (3)1.2 晶闸管阀换流时期 (3)1.3 新型半导体换流设备的应用 (4)2. 轻型直流输电 (4)2.1直流输电的特点 (4)2.2轻型直流输电和普通直流输电的区别 (5)3. 直流输电系统 (5)3.1两端直流输电系统 (5)3.1.1 单极系统 (6)3.1.2 双极系统 (7)3.1.3 背靠背直流系统 (9)3.2多端直流输电系统 (9)4. 直流输电的换流技术 (10)4.1换流站的基本换流单元 (10)4.1.1 6脉动换流单元 (11)4.1.2 12脉动换流单元 (11)4.2直流输电换流技术的新发展 (12)4.2.1 传统直流输电的缺陷 (12)4.2.2 传统直流输电的新发展 (12)4.3基于电压源换流器的新型高压直流输电系统 (13)4.3.1 基于电压源换流器的新型直流输电的实现 (13)4.3.2 新型直流输电的控制方法 (14)4.3.3 新型直流输电的技术特点 (14)5. 直流输电的应用和发展 (14)5.1直流输电的应用 (14)5.2直流输电的发展 (15)1.直流输电技术发展电力技术的发展是从直流电开始的，早期的直流输电是不需要经过换流的直流输电，即发电、输电和用电均为直流电。
直流输电技术在电力系统中的应用分析
直流输电技术在电力系统中的应用分析近年来，随着能源需求的不断增长和传统电力系统的限制，直流输电技术在电力行业中得到了广泛关注和应用。
直流输电技术以其高效、稳定、灵活的特点，成为解决长距离输电、大规模新能源接入、能源互联互通等问题的有效手段。
本文将对直流输电技术在电力系统中的应用进行分析。
一、直流输电技术的基本原理与优势直流输电技术是指将发电厂产生的交流电转换为直流电进行输送的一种技术。
与传统的交流输电技术相比，直流输电技术具有以下几个优势。
首先，直流输电技术具有更高的输电效率。
在交流输电中，由于电流和电压频繁变化，电线电缆中存在着一定的电阻与电感，从而产生导致能量损耗的电阻与电感损耗。
而直流输电中，电流和电压始终保持一个方向不变，避免了由电阻和电感引起的损耗，从而提高了输电效率。
其次，直流输电技术具有更远的传输距离。
在传统交流输电中，随着输电距离的增加，电线电缆中的电阻和电感损耗将会更加明显，导致传输能力下降。
而直流输电中，由于没有电阻和电感的损耗，传输距离可以更长，可以实现远距离输电。
再次，直流输电技术具有更高的适应性。
直流输电系统可以通过调整换流器的工作方式，实现功率的双向传输。
在实际应用中，直流输电技术可以灵活应对电力系统中的负荷波动和电力供需平衡问题，同时能够方便地实现多能源互联互通，如风电、光电等新能源与传统能源的接入。
二、直流输电技术在电力系统中的应用场景1. 长距离输电直流输电技术在长距离输电中具有明显的优势。
在传统交流输电中，由于电导率和电感的限制，长距离输电会导致较大的能量损失。
而直流输电技术则可以克服这一问题，有效减少输电线路的能量损失。
通过直流输电技术，可以实现超过1000公里的远距离输电，为偏远地区和边远地区提供了可靠的电力供应。
2. 大规模新能源接入随着新能源的快速发展，直流输电技术成为实现新能源大规模接入的重要手段。
由于新能源发电具有间歇性和不可控性的特点，传统交流输电技术很难有效吸纳大规模新能源。
直流输电技术概述
直流输电技术概述直流输电技术近年来发展迅速，应用范围广阔，技术影响深远，发展潜力较大。
为了更好地将直流输电输电技术应用到工程中去，本文首先对直流输电技术的发展、分类与应用进行了介绍，再定性的对直流输电方式与交流输电方式的优缺点及适用范围进行了比较，最后对于不同直流输电技术的经济性、可靠性、适应性及可行性等方面对其进行了定性分析。
标签：直流输电; 柔性直流; 经济性; 可靠性;0 引言电力技术是从直流电开始的，早期的直流输电是直接从直流电源送往直流负荷，无需进行换流。
随着三相交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展，在发电和用电领域，交流电取代了直流电系统。
但是直流在远距离电缆输电，不同频率电网间联网等领域仍有重要作用。
近年来，直流输电技术发展迅速，在国内外众多大型工程得到应用，有力推动了电网发展，技术进步，保证了地区清洁能源的开发与经济发展的能源供应[1，2]。
为了更好地应用直流输电技术，本文对直流输电的发展、分类及应用情况进行了简介，对直流输电与交流输电进行对比，并对常规直流与柔性直流技术进行了分析。
1 直流输电技术发展直流输电技术的关键在于换流问题，根据换流技术的发展，直流输电可以分为三个时期。
即汞弧阀换流时期，晶闸管阀换流时期以及新型半导体换流设备时期。
1）汞弧阀换流时期1901年发明汞弧整流管，但只能用于整流，不能逆变，1928年研制成功了具有栅极控制能力的汞弧阀，既可以整流又可以实现逆变，使直流输电成为现实。
但存在制造复杂，价格昂贵，故障率高，可靠性低，维护不便等缺点。
2）晶闸管阀换流时期20世纪70年代后，大功率晶闸管问世，促进了直流输电技术的发展。
相较于汞弧阀换流器，其制造、运行维护和检修都比较简单而方便。
之后的直流工程都采用晶闸管换流阀。
3）新型半导体换流设备时期20世纪90年代后IGBT得到广泛运用。
1997年3月，世界上第一個采用IGBT 组成的电压源换流器的直流输电工业性试验工程在瑞典中部投入运行。
直流输电技术的研究与应用
直流输电技术的研究与应用引言：直流输电技术是电子与电气工程领域中的一项重要研究课题，其应用能够显著提高电力传输效率、降低能源损耗，并且有助于解决远距离电力传输中的诸多挑战。
本文将探讨直流输电技术的研究进展、应用领域以及未来发展趋势。
1. 直流输电技术的原理与特点直流输电技术是指将电能以直流形式进行传输的一种电力传输方式。
与传统的交流输电技术相比，直流输电具有以下几个显著特点：首先，直流输电能够有效降低输电线路的电阻损耗。
在交流输电中，由于电流的周期性变化，导致输电线路存在较大的电阻损耗，而直流输电则能够避免这种损耗，提高能源利用率。
其次，直流输电技术具有较低的电磁辐射水平。
交流输电中，电流的频繁变化会产生较强的电磁辐射，对周围环境和人体健康造成潜在影响。
而直流输电则能够显著降低电磁辐射水平，减少对环境的影响。
此外，直流输电技术还具备较高的输电容量和稳定性。
由于直流电流的稳定性较好，可以通过合理设计输电线路和设备，提高输电容量和稳定性，满足不同规模的电力传输需求。
2. 直流输电技术的研究进展近年来，随着电力需求的不断增长和能源互联网的发展，直流输电技术得到了广泛关注和研究。
在直流输电技术的研究中，主要涉及以下几个方面的进展：2.1 高压直流输电技术高压直流输电技术是直流输电领域的核心研究方向之一。
通过提高输电电压，可以有效降低输电线路的电阻损耗，提高输电效率。
研究人员通过改进直流输电线路的设计和材料，提高输电电压的稳定性和安全性，以实现高效高压直流输电。
2.2 直流输电换流技术直流输电换流技术是直流输电系统中的关键环节，用于实现交流电网和直流输电线路之间的能量转换。
目前，多种直流输电换流技术被广泛研究和应用，如基于半导体器件的换流技术、多电平换流技术等。
这些技术的不断创新和改进，为直流输电系统的稳定运行提供了可靠的支持。
2.3 直流输电系统的控制与保护技术直流输电系统的控制与保护技术是直流输电研究的重要方向之一。
直流输电技术的研究与应用
直流输电技术的研究与应用近年来，随着全球经济的不断发展和电力需求的增长，电力系统对稳定、高效和可靠的电力传输技术的需求也越来越迫切。
直流输电技术作为一种新型的电力传输技术，因其具有低损耗、高效率、高稳定性和远距离传输等优点而备受关注和推崇。
一、直流输电技术的发展历程直流输电技术早在20世纪初就已经开始研究和应用。
1921年，丹麦发明了第一条高压直流电缆线路。
1954年，瑞典哥德堡发起了一项为期14年的全球最长高压直流输电试验工程。
自1970年代以来，直流输电技术在工程应用中得到了广泛的推广和应用，例如日本、美国、德国、中国等国家都已经建设了具有重要意义的直流输电工程。
二、直流输电技术的原理和特点直流输电技术是指以直流电的形式进行电力输送。
与传统的交流输电技术相比，直流输电技术具有低损耗、高效率、高稳定性和远距离传输等诸多优点。
具体表现如下：1、低损耗：由于直流电的传输距离较远，可以通过调整电压和电流的大小来减小线路的电阻损耗，从而提高输电效率。
2、高效率：直流输电线路具有高的输电效率。
根据理论计算，直流输电的输送能力约为交流输电的2-3倍，可以有效提高电网的传输能力。
3、高稳定性：直流输电线路的电压和电流稳定性比交流输电要高，可以有效降低电压波动和电力负荷变化对输电质量的影响，保障电网的稳定运行。
4、远距离传输：直流输电技术可以实现几千公里的远距离电力传输，可以满足区域之间的跨域电力输送需求。
三、直流输电工程的运行与应用目前，全球已经建设了许多具有重要意义的直流输电工程。
例如，我国的西北-华东直流输电工程、西藏-四川直流输电工程、首钢-北京直流输电工程等。
这些工程的建设都取得了显著的经济、社会和环境效益。
同时，直流输电技术也在不断地发展和创新。
例如，高温超导直流输电技术、多级换流器、VSC（液压式换流器）等技术的引入，都使得直流输电技术更加高效、稳定和可靠。
未来，直流输电技术将加速推广和应用。
随着风电、太阳能等清洁能源的不断发展和普及，电网建设和能源转型也将面临更大的挑战。
直流输电技术体系
直流输电技术体系直流输电技术体系（Direct Current Transmission Technology）是一种电力传输方式，与传统的交流输电技术相比有很多优势。
和交流输电技术相比，直流输电技术容量更大、输电距离更远、输电损失更少。
直流输电技术目前被广泛应用于高压输电线路、海底电缆、能源互联网等领域。
直流输电技术体系包括以下方面。
1. 换流站技术直流输电技术靠换流站实现梯级功率转换。
换流站是直流输电系统的核心设备，把交流电能转换成直流电能，实现输电方向的转变。
换流站由交流侧整流机组、直流侧逆变机组以及互连变压器等部件组成。
换流站的设计对直流输电系统的稳定性和可靠性有很大影响。
2. 直流输电线路技术直流输电线路技术主要包括直流输电导线和直流输电杆塔的设计和制造。
为了减小电阻损耗，直流输电导线要选用高导电性能的材料，如铜、铝等。
直流输电线路的导线间距也有一定的要求，一般来说是5-7米，这可以尽可能的减少线路的交叉阻抗。
直流输电杆塔的制造也非常关键，因为直流输电线路的输电功率3. 直流输电电缆技术直流输电电缆是一种覆盖在高压输电线路或悬挂在杆塔上的电缆。
它将直流电输送到需要的地方，同时还可以提高电力传输的可靠性和稳定性，并减少对自然环境的影响。
直流输电电缆的输电能力和种类也有所不同，可以根据需要选择适合的电缆方式进行传输。
4. 直流输电控制技术直流输电控制技术是直流输电技术中最核心的技术之一。
直流输电技术需要保证电气信号的同步性，为了实现这一要求，需要使用先进的控制技术，来完成对整个直流输电系统的实时监测和控制。
同时，直流输电技术还需要适配电力系统的特点，如本地系统的电气参数、远地的电气参数等，确保直流输电系统稳定运行。
总之，直流输电技术体系的发展，可以为我国经济发展和新能源的利用提供重要的支撑。
未来，随着技术的不断发展和传输容量的不断提高，直流输电技术必将成为提高我国能源利用效率、构建可持续发展的新能源体系的重要手段。
高压直流输电 直流输电新技术PPT课件
2020/9/24
HVAC线路
HVDC线路
？ 高压直流输电
3
3
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
提高交流输电传输容量的典型措施
➢新建交流输电线路； ➢改造为紧凑型交流输电线路 ； ➢提高导线允许温度； ➢利用电力电子技术，提高输送功率； ➢增大导线截面积； ➢提高输电电压等级。
➢ ±800kV直流的经济输电距离为2500km及以上。
4、降低线路损耗
➢相同条件下，1000kV线损是500kV的四分之一。 ➢相同条件下， ±800kV线损是±500kV的39％。
2020/9/24
14
14
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
5、减少工程投资
单位输送容量综合造价： ➢1000kV输电方案约为500kV的四分之三。 ➢±800kV输电方案约为±500kV的四分之三。
高压直流三极输电
➢系统原理图
2020/9/24
8
8
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电原理
➢电流调制控制
a) 三极直流原理图
2020/9/24
Байду номын сангаас
9
b) 电流调制波形
9
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电的特点
➢较交流输电线路的传输容量提高近一倍； ➢较常规HVDC的传输容量提高37% ； ➢对线路进行有限改造； ➢设备利用率较常规HVDC的更高； ➢属于前瞻性研究，尚无规模性试验。
2020/9/24
直流输电技术在电网中的应用
直流输电技术在电网中的应用随着工业化和城市化进程的加速，对电力的需求也越来越大。
为了满足远距离电力传输的需求，直流输电技术被广泛应用于电网系统中。
本文将介绍直流输电技术在电网中的应用，包括其优势、实施方法和未来发展方向。
一、直流输电技术的优势1. 高效传输：相比交流输电，直流输电具有更高的传输效率。
由于直流输电不会受到交流输电的电阻、电感和电容损耗，能够减少能量的损失，提高传输效率。
2. 远距离传输：直流输电技术适用于远距离的电力传输，能够有效地减少传输线路的电阻和电容对电力传输的影响，达到长距离输电的要求。
3. 节约资源：直流输电系统在长距离输电中需要的输电线路较少，相比交流输电系统能够节省用于输电线路建设的土地面积和材料资源。
4. 稳定性高：直流输电系统具有较高的稳定性和可靠性。
在电网中引入HVDC（高压直流输电）技术能够有效地降低电力系统的短路故障率和电网频繁发生的故障。
二、直流输电技术的实施方法1. HVDC线路：HVDC线路是实现直流输电的基础。
它由直流电源、换流器和传输线路组成。
直流电源将交流电转换为直流电，换流器则将直流电转换为交流电，实现电力的传输。
2. 换流站：换流站是直流输电系统中的重要组成部分。
它用于将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电。
换流站还能够调节输电线路上的电压、频率和功率，并对电力进行可靠地分配和控制。
3. 并网技术：并网技术是将直流输电系统与交流输电系统灵活地连接起来，使得直流输电系统能够与现有的交流电网兼容。
这种技术实现了直流输电系统与交流输电系统之间的相互衔接，确保电力的平稳传输。
三、直流输电技术的未来发展方向1. 降低成本：随着技术的进步和应用的推广，直流输电技术的成本将逐渐降低。
特别是在换流器的制造和线路建设方面，通过改进工艺和降低材料成本，能够进一步降低直流输电系统的造价。
2. 提高传输容量：随着能源需求的不断增长，直流输电技术需要进一步提高其传输容量。
Chap.6_直流输电新技术(最终版本)2014
chap.6 直流输电新技术
6.1.2 特高压输电研究和应用概况
1977年后，美国的用电增加速度大幅下降， 由5.6%降到2.4%左右，停建了大批核电厂及 部分火电厂。由于环境保护要求的提高及能源 结构的变化，80年代以后新建的发电厂中 50%~60%是天然气电厂，电网内没有发展长 距离大容量输电工程的必要，因而暂时停止了 特高压输电技术的试验研究工作。
chap.6 直流输电新技术
6.1 特高压直流输电
特高压建设信息
（山东：2017年建成“两交两直”特高压通道）
新华网济南５月１８日电（记者魏圣曜）记者近日从国网山东省电力 公司服务山东经济发展白皮书发布会上了解到，围绕山东省“两区一 圈一带”区域发展战略，２０１４年山东计划电网建设投资２３１亿 元，力争今年年内核准开工“两交一直”特高压工程，到２０１７年 建成“两交两直”特高压输电通道。 根据国家电网公司部署，山东将建设“两交两直”（交流：“东纵” 锡盟－山东、“北横”靖边（榆横）－济南－潍坊；直流：上海庙－ 鲁南、呼盟－山东）特高压工程。其中，“东纵”交流工程已获得路 条，具备核准开工条件；“北横”交流工程、呼盟－山东直流工程已 完成可研性分析，上海庙－鲁南直流工程正在开展可研性分析。
6.1.2.1 国外特高压输电研究和应用
特高压直流输电技术起源于 20 世纪 60 年代，瑞 典 Chalmers 大学 1966 年开始研究±750kV 导线
美国邦德维尔电力局（BPA）
1970年规划建设1100kV远距离输电线路，建 成2个试验场。 美国电力公司 （AEP） 规划在765kV电网之上建设1500kV特高压输 电骨干电网，建成特高压试验场。
2014-12-29 4
高压直流输电课件—直流输电新技术
2023/1/24
17
chap.6 直流输电新技术
6.2.2.1 国外特高压输电研究和应用
前苏联
➢上世纪70年代规划，1981年起开始建设，建成 1150kV线路 900km，在额定电压下累积运行超 过5年。
➢1978年计划建设±750kV直流特高压，试制出工 程所用的全套设备，两端换流站完成了大部分 土建及设备安装工作，直流线路建成1090km。
（国家电网）特高压骨干网架
由1000kV级交流输电网和800kV级以上直流 输电系统构成的电网。
特高压输电分类
➢特高压交流输电（UHVAC transmission）
➢特高压直流输电（UHVDC transmission）
2023/1/24
2005年同步电网图
12
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
➢HVDC单位走廊的输送容量高于（甚至远高于） HVAC，且有利于提高系统的稳定性；
➢交直流转换无技术障碍，投资增加有பைடு நூலகம்，但增 容显著。
2023/1/24
6
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
交直流转换的研究现状
➢ 1997年首次提出三极直流输电的概念； ➢ 2004年，Cigre发表了关于将220kV交流输电线路改造
是±500kV的2.1倍。
2023/1/24
能源分布，水能分布
13
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性 3、缩短电气距离，提高稳定极限
➢ 1000kV输电线路的电气距离相当于同长度500kV 的1/4～1/5。即输送相同功率下，1000kV输电线 路的最远送电距离是后者的4倍。
新型输电技术 第六部分 直流输电系统的组网技术
50 测量关断角/°
40
30
20
10
0 3.00
3.20
1.00k Pinv / MW
3.40
3.6 0
（a）
0.90k
0.80k
子系统2 子系统1
50 测量关断角/°
40
30
20
t/s
10
3.80
4.00
0 3.00
3.20
3.40
3.60
1.00k Pinv / MW
（a）
子系统2 子系统1
0.90k 0.80k
子系统2
仿真结果看出：当两个子系统
子系统1
之间的联络线越短，电气耦合
t/s 越紧密，那么两个子系统的暂
3.80
4.00
态特性和换相特性就会越相近。
子系统2 子系统1
左图中子系统2的测量关断角
0.70k
0.60k
3.00
3.20
3.40
3.60
（b）
1.000 交流电压有效值 / p.u.
0.70k
t/s
说明系统抵抗换相失败的能力越强，系统越稳定。
1.3 多馈入直流输电系统的换相失败特性及影响因素
13
多馈入直流输电系统换相失败的影响因素：
1、过渡电阻与故障时刻：
测量关断角最小值/°
12
10
换相成功 换相失败
测量关断角最小值/°
12
10
8
8
7
7
6
6
4
4
2
2
00
0.004
0.008
0.012
0.016
• （1）混合MIDC中VSC的存在可以提高LCC系统的稳态运行性能。利用VSC子系统可 以有效地调节受端交流母线电压，提高其电压的稳定性和视在短路容量，并提高LCC 的最大输电能力。
高压直流输电发展与新技术研究与探索
高压直流输电发展与新技术研究与探索高压直流输电技术是一种基于直流输电的新型能源输电方式，它通过提高输电电压以减小导线所带电流，降低输电损耗并提高输电容量，是未来能源输电领域的重要发展方向。
本文将着重探讨高压直流输电的发展现状以及新技术研究与探索。
我们需要了解高压直流输电技术的基本原理。
在直流输电中，电流方向始终不变，消除了交变电流产生的皮肤效应和电感效应，降低了输电损耗。
高压直流输电采用高压电流通过输电线路输送能量，由于输电电压高，导线所带电流小，可以减小输电线路的直径和长度，从而降低材料和施工成本。
高压直流输电技术有以下几个主要的发展现状。
高压直流输电已经在全球范围内得到广泛应用。
中国的长江三峡工程采用了高压直流输电技术，将三峡电站的电能输送到长江中下游地区。
欧洲也有许多跨国高压直流输电线路，用于不同国家之间的能源互联互通。
这些实际应用表明，高压直流输电技术已经成熟并可靠。
为了进一步提高高压直流输电技术的性能，研究人员正在不断探索新的技术。
一种新型的技术是多端子高压直流输电技术，即在输电线路上设置多个接入点，实现多点输送能量。
这种技术可以提高输电容量和可靠性，降低线路的电压损耗。
研究人员还在寻找新型的高温超导材料，以提高输电线路的导电性能，减小输电损耗。
随着清洁能源的快速发展，高压直流输电技术也需要适应新能源的输电需求。
风能和太阳能等可再生能源的发电场所通常位于偏远地区，需要将电能输送到负载中心。
通过采用高压直流输电技术，可以减小输电线路的损耗，提高能源利用效率。
在高压直流输电技术的发展过程中，还存在一些技术挑战需要克服。
高压直流输电线路的绝缘技术和故障检测技术需要进一步研究，以确保输电线路的安全可靠运行。
高压直流输电技术的成本仍然较高，需要降低设备和材料成本，以促进其在能源输电领域的广泛应用。
高压直流输电发展与新技术研究与探索
高压直流输电发展与新技术研究与探索【摘要】高压直流输电是一种现代化的输电方式，具有诸多优势和重要性。
本文通过对高压直流输电的历史发展、优势、关键技术、应用领域和未来发展方向的介绍，展示了其在能源领域的重要地位和广阔前景。
随着新技术的不断研究和探索，高压直流输电领域的发展势必会受到推动，为能源传输带来更多可能性。
高压直流输电的发展前景十分可观，新技术将会发挥重要的推动作用。
高压直流输电的重要性不容忽视，它将持续对能源领域产生深远影响，推动整个行业的发展和进步。
【关键词】高压直流输电、发展、新技术、研究、探索、历史、优势、关键技术、应用领域、未来发展方向、发展前景、推动作用、重要性1. 引言1.1 高压直流输电的概念高压直流输电是一种利用半导体功率电子器件将输电线路上的交流电转换成直流电进行传输的新技术。
在直流电输电中，电流方向和大小都保持不变，能够有效减少输电系统中的电力损耗，提高电网的传输效率。
相对于传统的交流输电系统，高压直流输电系统具有输电损耗小、线路投资少、环境影响小等优势。
通过直流输电，可以解决远距离电力输送和连接不同地区电网的问题，为电力系统的稳定运行和可靠性提供了新的技术手段。
随着电力需求的增长和能源结构调整的推进，高压直流输电技术在电力领域的应用逐渐扩大。
通过不断研究和探索，高压直流输电技术不断取得突破，为电网的可持续发展和提升提供了重要支撑。
高压直流输电的概念不仅是技术的提升和创新，更是为实现清洁能源替代和建设智能电网的重要战略举措。
随着新技术的不断涌现和应用，高压直流输电将更好地满足未来电力系统的需求，为能源转型和电力行业的发展注入新的活力。
1.2 研究背景高压直流输电的研究背景是在电力输送领域的一个重要课题。
随着全球经济的快速发展和人口的不断增长，对电力的需求也越来越大。
传统的交流输电虽然在短距离内输电效率高，但是在远距离输电时会有电力损耗大、输电距离受限等问题。
人们开始研究高压直流输电技术，以应对长距离输电的需求。
直流输电技术的研究与应用发展
直流输电技术的研究与应用发展随着全球化进程的加速和城市化程度的提高，电力需求快速增长。
传统的交流输电方式已经不能满足不断扩大的电力负荷，直流输电技术应运而生。
直流输电技术具有可靠性高、能耗低、输电距离远等优点，被广泛应用于国际能源互联网建设、大型跨海跨山输电工程以及绿色能源开发利用等领域。
本文从技术原理、应用领域、发展趋势等方面，对直流输电技术进行探讨。
一、技术原理直流输电技术是指将交流电转换为直流电，利用半导体功率器件将直流电输送到远距离的负荷端，再将其转换为交流电供电设备使用。
与传统的交流输电方式不同，直流输电技术可以通过高功率半导体器件将电能从源端以高电压、低电流的方式输送到终端，降低了输电线路的电阻、电感损耗，提高了输电效率。
二、应用领域1. 国际能源互联网建设随着全球化的加速，国际能源互联网建设已成为国际能源合作的重要方向。
而直流输电技术则是实现国际能源互联网的重要技术支撑。
利用直流输电技术，可以实现不同国家之间的能源共享，促进全球能源可持续发展。
2. 大型跨海跨山输电工程直流输电技术在大型跨海跨山输电工程中应用广泛。
由于交流输电线路在远距离传输电能时会受到电阻和电感损耗的限制，输电线路的开销会很大。
而直流输电技术可以通过高电压、低电流的方式降低输电线路电阻、电感的影响，实现长距离电能传输。
例如中国南方的西部电网与东部电网、世界各地的海底电缆输电工程等。
3. 绿色能源开发利用随着全球对绿色能源的需求不断增长，直流输电技术也成为开发和利用绿色能源的有效手段。
例如，风能、太阳能等可再生能源与直流输电技术相结合，可以实现小型独立电力系统的建设和运营。
同时，直流输电技术还可以降低输电损耗，提高电力系统的能源利用率，从而实现经济和环保的双重效益。
三、发展趋势1. 高温超导材料的应用将进一步推动直流输电技术的发展。
高温超导材料具有极低的电阻和磁阻，可以实现长距离、大容量电能输送，减少输电线路的电阻和电感损耗，提高输电效率。
直流输电技术
直流输电技术直流输电技术课程报告柔性直流输电在城市配电网中的应用院系：电气工程及自动化学院姓名：_______________________学号：____________________导师：_______________________时间：_____________1.城市配电网交流供电存在问题城市电网是城市现代化建设的重要基础设施之一，是电力系统的主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。
随着城市化进程的不断推进和社会经济的高速发展，城市负荷不仅持续快速增长，并且对供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，因此，向城市负荷中心供给大量优质可靠的电能将面临越来越大的困难和挑战。
一，随着城市发展建设的日趋成熟，从环境保护以及土地资源的限制考虑，不仅制约了大容量电源的建设，而且造成向城市供电的线路走廊越来越拥挤，甚至出现缺少必要线路走廊的供电瓶颈；二，由于增加城市供电能力的投资成本越来越高，人们对于健康和居住环境的要求增高，因此需要采取合适的供电方式以节约资金、减少电网建设运行对城市居住环境的影响；三，随着城市供电容量的增加，系统的短路电流增大，这对于开关设备以及其他网络元件的安全运行造成极大的威胁；还有，城市负荷对于供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，这就需要向城市负荷中心供电应该满足运行灵活、可控性高的要求，以满足各种运行情况的需求。
目前城市电网的供电方式依然采用高压交流供电，特别是大城市或者中小城市中心区域采用地下电缆供电，高压交流电缆供电在一定程度上解决了城市供电中架空线走廊缺乏、电力设施与城市景观不和谐等问题，但依然受到供电距离、无功消耗较大等问题的限制。
2.城市配电网采用柔性直流输电的优点柔性直流输电能瞬时实现有功和无功的独立解耦控制，结构紧凑、占地面积小、易于构成多端直流系统；能向系统提供有功和无功的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
chap.6 直流输电新技术
6.2.2.1 国外特高压输电研究和应用
前苏联
上世纪70年代规划，1981年起开始建设，建成 1150kV线路 900km，在额定电压下累积运行超 过5年。 1978年计划建设±750kV直流特高压，试制出工 程所用的全套设备，两端换流站完成了大部分 土建及设备安装工作，直流线路建成1090km。
属于前瞻性研究，尚无规模性试验。
2013-8-21
9
chap.6 直流输电新技术
6.2 特高压直流输电
特高压电网
由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、 配电网以及高压直流输电系统共同构成的分层、 分区，结构清晰的大电网。
（国家电网）特高压骨干网架
由1000kV级交流输电网和±660kV级以上直 流输电系统构成的电网。
6.2.2.1 国外特高压输电研究和应用
特高压直流输电技术起源于 20 世纪 60 年代，瑞 典 Chalmers 大学 1966 年开始研究±750kV 导线
美国邦德维尔电力局（BPA）
1970年规划建设1100kV远距离输电线路，建 成2个试验场。 美国电力公司 （AEP） 规划在765KV电网之上建设1500kV特高压输 电骨干电网，建成特高压试验场。
6.4 强迫换相换流器
谐波幅值最高的是频率为fc±2fr 和2fc±fr的谐波，
通常为1850Hz和2050Hz。
因此可大大简化交流滤波器和无功补偿设备，无
须安装直流滤波器和平波电抗器。
三相桥式PWM电路
2013-8-21
30
chap.6 直流输电新技术
6.3.2 轻型直流输电的特点
5、对受端系统无要求，可用于向小容量系统或不 含旋转电机的负荷供电。 6、不会出现换相失败故障。即使对小容量系统或 无源负荷供电，换流器也不会发生换相失败故障， 从而提高了受端系统的电能质量。
为直流输电线路对系统容量可能提升的研究报告；
2005年，美国电科院与BPA合作，开展双向阀及三极 直流输电的研究；
2005年以来，在Cigre和IEEE会议刊物上发表文章约
10篇，专利2个； 主要研究人员：约6人。
2013-8-21 6
chap.6 直流输电新技术
6.1 三极直流输电
三极直流输电原理
400kV＋400kV 6英寸ETT阀 运行方式灵活 平抗分布在极线 和中性线
2013-8-21
20
chap.6 直流输电新技术
6.2.3 特高压直流输电系统
2、换流阀
二重阀， 空气绝缘，水冷却； 控制角：整流器触发角15°，逆变器熄弧角17°
2013-8-21
21
chap.6 直流输电新技术
平抗
换流变
2013-8-21 23
chap.6 直流输电新技术
6.2.3 特高压直流输电系统
5、换流站平面布置
高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方 式，高压阀厅布置在两侧，低压阀厅布置在中间。
2013-8-21
24
chap.6 直流输电新技术
6.3 轻型直流输电
称谓
HVDC Light (ABB)
3 三相桥式PWM逆变电路电压波形
2013-8-21
27
t
chap.6 直流输电新技术
6.3.1 电压源换流器工作原理
Ud
+ Uo Ud
+ Us
-
-
+Ud
-Ud
2013-8-21
28
chap.6 直流输电新技术
6.3.2 轻型直流输电的特点
1、采用电压源型逆变器（由全控器件构成） 2、采用PWM 技术 3、分别控制有功和无功功率
u UN'
VD5 N VD2
Ud 2 U d 2
O
t
N'
Ud 2
u VN'
Ud 2
VD4 VD6 W V2 + V4 V6 C
O
U d 2 Ud 2
t
u WN' O uUV Ud O -U d uUN O
urU urV urW uc
调制 电路
t
三相桥式PWM逆变电路 图6-7
t
2U d 3 Ud
实现分层分区布局，优化系统结构，从根本上解 决短路电流超标问题。
8、加强联网能力
UHVAC同步联网可大大缩短电网间电气距离，提 高稳定水平，发挥大同步电网的各项综合效益。
增强电网间功率交换能力，实现更大范围内优化 能源资源配置。
2013-8-21 14
chap.6 直流输电新技术
6.2.2 特高压输电研究和应用概况
高压直流输电相比，换流站设备少、主接线结构简单，轻
型直流输电由此而得名。
2013-8-21
26
chap.6 直流输电新技术
6.3.1 电压源换流器工作原理
urU u rV uc urW
电压源换流器技术的核心是脉冲宽度调制（PWM） 技术。
u O
t
Ud 2
+
V1 C U
VD1 V3 V
VD3 V5
2013-8-21 16
chap.6 直流输电新技术
6.2.2.1 国外特高压输电研究和应用
日本
上世纪70年代规划，80年代初开始技术研究， 建成1000kV同塔双回线路427km，目前降压 500kV运行。
意大利
规划建设1050kV特高压输电骨干网，建成试验站
加拿大、巴西、印度
加拿大、巴西分别研究过UHVAC和UHVDC技 术，近年来，印度开始考虑UHVDC。
主电路结构
2013-8-21
7
chap.6 直流输电新技术
6.1 三极直流输电
三极直流输电原理
电流调制控制
2013-8-21
8
chap.6 直流输电新技术
6.1 三极直流输电
三极直流输电的特点
较交流输电线路的传输容量提高近一倍； 较常规HVDC的传输容量提高约80%；
不需要改造线路；
设备利用率较常规HVDC的更高；
4、降低线路损耗
相同条件下，1000kV线损是500kV的四分之一。
相同条件下， ±800kV线损是±500kV的39％。
2013-8-21 12
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
5、减少工程投资
单位输送容量综合造价： 1000kV输电方案约为500kV的四分之三。 ±800kV输电方案约为±500kV的四分之三。
6.2.3 特高压直流输电系统
3、换流变压器
型式: 单相双绕组，油浸式 短路阻抗： 16% -18% 有载调压开关 : 29 档，每档1.25%
2013-8-21
22
chap.6 直流输电新技术
6.2.3 特高压直流输电系统
4、噪音治理
换流变采用BOX-IN； 平抗采取“穿衣戴帽”； 换流站围墙加装隔音屏。
U0Us P sin X
U s (U s U0 cos ) Q X
故换流器吸收无功大大降低
单相VSC电路
2013-8-21
29
chap.6 直流输电新技术
6.3.2 轻型直流输电的特点
4、换流器产生的谐波大为削弱
三相桥式PWM型换流器交流侧线电压中所含谐 波的频率 可表示为
fn
f n k1 f c k2 f r
HVDC plus (Siemens) VSC-HVDC: HVDC based on Voltage Source Converter 轻型直流输电 柔性直流输电
2013-8-21 25
chap.6 直流输电新技术
6.3 轻型直流输电
轻型直流输电不设换流变压器、直流滤波器、平波电抗器、 无功补偿设备，同时也不需要快速通信设备。因此与常规
2013-8-21 17
chap.6 直流输电新技术
6.2.2.2 国内特高压输电研究和应用 2005年初，国网公司启动特高压输电工程关键技 术问题的研究（研究内容共113项，其中直流56项， 交流57项）。
北京特高压直流试验基地于2007年5月投入使用。 西藏高海拔直流试验基地于2008年建成。
6、节省走廊面积
一回1000kV输电线路的单位走廊输送能力约为 同类型500kV线路的3倍。 ±800kV直流输电线路的单位走廊输送能力是 ±500kV的1.29倍。
2013-8-21 13
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性 7、降低短路电流
特高压长距离送电可减少负荷中心区装机需求， 从而降低当地电网的短路电流幅值。
6.1 三极直流输电
交直流转换技术
交流输电转换为常规直流输电； 交流输电转换为三极直流输电。
HVDC线路 HVAC线路
2013-8-21 4
chap.6 直流输电新技术
6.1 三极直流输电
交直流转换的意义
新建输电线路的许可越来越难以获得，只好转 为充分挖掘现有线路走廊潜力，增大输送功率；
HVDC单位走廊的输送容量高于（甚至远高于）
chap.6 直流输电新技术
课程安排
第六章 直流输电新技术
6.1 三极直流输电
6.2 特高压直流输电
6.3 轻型直流输电
6.4 强迫换相换流器
2013-8-21
1
chap.6 直流输电新技术
6.1 三极直流输电
高压直流三极输电技术 Tripole HVDC
HVDC线路
？
高压直流输电
HVAC线路
2013-8-21 2