对柔性直流输电技术的相关要点分析

对柔性直流输电技术的相关要点分析

摘要:柔性直流输电是有广泛应用前景的输电技术，而且也有比较先进的技术。能够在国家能源结构方面进行调整，让区域能源实现互联发展。能够进行自

换相，如果没有换相失败的时候，也可以向弱交流系统供电。如果缺乏无功补偿，可以设置常规直流的补偿功率为50%到60%，另外，整个占地面积比较大。有比

较低的谐波水平，这也决定了柔性直流输电，也不会有更多的滤波。如果在海上

风电和海上石油平台方面也会有大的发展。由于电的波动性也会比较大，也会有

比较强的间歇性，针对调整这些间歇性的问题，可以更快的去调节能量。针对柔

性直流输电技术的特点和发展现状问题，也总结出了柔性直流输电技术的应用领域，更好地对未来柔性直流发电技术发展前景进行了分析。

关键词:柔性直流输电；技术要点；技术分析

柔性直流输电能够构成多端直流电网，而且也不需要去改变直流的电压极性，如果只改变直流电压的方向，可能在常规反送的时候去改变电压，对于柔性直流

输电并不用改变电压方向和电流方向，因此构成了直流网和只是电流调节。对于

直流电网的实际意义是要实现能量流的双向流动与双向控制，并且提高大功率电

力电子性能，从而保证能量流自动调节，这种设计也比较小型化。

一、柔性直流输电的现状优势

目前，人们越来越重视以晶闸管换流器为核心的高压直流输电技术。柔性直

流输电的主要优势是可以降低高压输电走廊的建设成本，并且对相位交流电网的

柔性进行关联，让负荷中心可以进行远距离大功率的输电。常规直流输电技术有

非常多的优势，柔性直流输电技术也有其独有的特点。

1.孤岛特性

常规高压直流输电技术要求受端电网是强电网，受端电网应当提供电压作为

支撑方，从而保证输电的稳定性。在一开始建设常规直流电的时候，由于交流电

网容量会比较大，高压直流输电一般都是作为小部分来进行补充，没有比较明显的问题。我国新能源建设都得到了蓬勃发展，新能源需要借助直流线路输到东部负荷中心，交流端容量无法更好地支撑大量的直流线路输入。所以和常规直流输电相比之下，柔性直流输电技术一般都是利用全控型器件，在受端电网能够形成独立的交流电源，也会要求受端电网没有电压支撑，如果交流网侧内部出现了问题，就能够有低电压穿越的能力。柔性直流技术也能够广泛地应用到孤岛供电。

2.多端控制特性和配电网

常规直流输电一般都需要受端电压作为支撑，也有比较复杂的多端控制。目前我国已经建成的直流项目都是利用采用点对点模式的高压线路，把能源富集区的电力输送到负荷中心。随着社会的整体发展，已经形成了多经济中心格局。单纯的点对点输送方式已经无法构成多负荷中心，也有多能源输送中心互联的高压直流输电网络。我国东西部有比较长的距离，不同的地区的负荷曲线也会根据季节进行变化，利用灵活的柔性直流输电技术能够形成高电压等级上的交直流输电网络，在社会经济的增长下，通过点对点的方式可以有不平衡的状态，低压交直流配合的混合式电力网络也是很好的发展方向。

3. MMC技术和谐波无功控制

柔性直流输电一般都是利用两电平或三电平技术，高压直流输电的需求促使研究人员有了新的电气拓扑。串联的MMC子模块能够采用多电平技术，并且相比于常规直流输电的滤波器的需求，MMC技术的换流器并不用滤波支路。也可以提高系统的稳定性。目前，电力电子器件的发展带动了静态无功补偿装置的发展。和外置的无功补偿装置相比，柔性直流技术的换流器能够提供无功补偿。和外置的无功补偿设备相比，在谐波控制、占地面积和经济造价等方面有一定的优势。在柔直换流器容量配置方面，和SVG 容量配置相比应当充分分析多方面的问题考虑。比如当地无功需求、无功补偿设备和换流器的无功响应速度等方面，还可以保证两种无功补偿方式的经济成本不高，而且在故障方面也会对低电压穿越能力有一定的需求。

二、柔性直流输电技术的原理

柔性直流输电采用电压源型换流器和PWM技术构成，可以通过调制波产生的

触发脉冲，让VSC上下桥臂的开关管关断，则桥臂中点电压可以快速切换，如果

换流电抗器没有损耗，就需要忽略谐波分量。有功功率的传输主要取决于δ，无

功功率的传输主要取决于UC。对δ的控制就可以控制直流电流的方向，控制UC

就可以控制VSC发出或者吸收的无功功率。

三、应用前景分析

1.直流断路器

直流输电的断路器本身并不具备自然过零点，应当结合直流断路器把故障下

的直流分开。分开大电流下的触点，就会导致其发生拉弧，而且也会有过压问题。直流断路器是业界研究的热点，也是直流断路器设备的缺失，导致直流输电技术

不能有大规模的运行。目前，全球中很多电气设备厂商也在直流断路器上投入了

非常多的人力物力，而且也会有很多企业提供大了容量直流断路器产品。

2.多端多层次配电网的稳定控制

和变压器和发电机为核心的网架结构相比，柔性直流输电网络的核心是控制

换流器，以保护和控制一体的直流输电控制系统是耦合的非线性系统。系统整体

的稳定性和可靠性控制保护在小电网系统并不能很好的体现出来。随着直流联网

的发展，多端系统也得到了很好的发展，需要多个换流站之间有密切的配合，能

够提高系统整体可控的能力，也可以加强系统连锁和整体震荡的风险。这种方式

和交流系统相比，在故障影响和黑启动技术方面有一定的差距，而且也应当有重

点的分析和设计。

3.替代交直流联网

根据目前我国总体情况分析，在我国西部有比较多的能源，而且负荷也比较少，很多的水电都集中在西部地区。在我国的东部有比较少的能源，而且也会有

很多饿负荷。为了保证VSC-HVDC满足的应用需求，应当逐渐向大容量和长距离

方向去发展，并且不断突破相关的技术障碍，改变VSC的材质，可以利用碳化硅

替代二氧化硅，然后改进封装材料的绝缘性和耐热性，从而不断突破容量的限制，

加强大电流直流断路器的研发力度。如果遇到一些技术障碍就可以更好地去进行突破，并且也会优化VSC-HVDC技术，让直流输电系统能够承担更大容量的输电

任务。

结束语：

综上所述，目前我国城镇化的进程中也会有比较集中的经济和能源中心，只有合理配备的柔性直流输电系统才能够更好地服务经济建设，并且也可以把输电系统造价降低，加强系统可控能力，也可以避免系统发生故障问题。柔性直流输电技术是新一代直流输电系统，可以决定柔性直流输电，能够实现有功功率和无功功率的独立控制，极大增强了输电的灵活性。其中除了常规直流有的优点，还会有有功和无功的优点，可以快速独立的对柔性直流输电进行控制，可再生能源发展和智能电网建设中过程中也会有一定的支撑作用，开发大容量高电压柔性直流输电技术和应用有良好的发展前景，可以更好地调整区域能源结构，也可以优化能源的供需格局，促进社会节能减排的发展。

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