柔性直流输电技术的现状及应用前景分析

柔性直流输电技术的现状及应用前景分析

摘要：柔性直流输电技术在结构上依然是由换流站和直流输电线路组成，类似于高压直流输电。是一种有着广泛应用前景的新一代直流输电技术。本文主要详细介绍了柔性直流输电工程的技术原理及技术特点，同时总结了国内外柔性直流输电的应用领域和应用现状，通过展望我国柔性直流发电技术的广阔发展前景，结合目前国家电网发展遇到的问题和国家能源现状及发展战略，积极提出相关的解决方法和建议，为技术研发和工程应用向更高的技术高峰攀登提供参考。

关键词：柔性直流输电；直流电网；可再生能源；大城市电网；孤岛供电；发展现状；应用前景

近些年来，随着柔性直流输电技术在国内外相关工程领域的不断应用，其技术发展也已经趋向成熟，国外的工程领域目前已经建成数条技术路线不同的柔性直流输电工程，拥有了丰富的工程经验。虽然国内在进行建设柔性直流输电工程的工程经验相比于欧美地区还较为不足，但是随着一个个引领和科技示范意义重大的工程技术的突破和实施，我国柔性直流输电正快速向大容量、多端、双极等多个研究方向开展探索和实践。由于其具有响应速度快、可控性好、运行方式灵活、同等容量占地规模小等特点，成为目前世界可控性最高、适应性最好的输电技术，与传统输电方式相比，柔性直流输电在大规模可再生能源并网、交流系统互联、直流网络构建、弱系统联网、城市配电网增容改造、孤岛供电等场合具有技术优势。对于提升电网整体科技含量，实现传统电网向安全、高效、经济、清洁、互动现代电网的升级和跨越，为经济建设、社会发展、民生改善提供了强大保障。

1.柔性直流输电技术的技术原理、构成及其特点

1.1柔性直流输电技术的技术原理及构成

一直以来，直流输电的发展与换流技术(特别是高电压、大功率换流设备)的发展有密切的关系。随着近几年来，由于电力电子技术的进步的推动，以及大量直流工程的实施建成，直流输电的控制、保护、故障、可靠性等多种问题也越发显得重要。因此多种新技术的综合应用使得直流输电技术有了新进展。柔性直流输电技术是一种有着广泛应用前景的新一代直流输电技术，在结构上依然是由换流站和直流输电线路组成，类似于高压直流输电。柔性直流输电技术是基于绝

缘栅双极晶体管（IGBT）的新一代直流输电技术，由换流站和直流输电线路组成。

高压直流输电是基于相控换相技术的电流源换流器型的直流输电技术，虽然柔性直流输电技术在结构上类似于高压直流输电，但是柔性直流输电中的换流器是由具有关断能力的器件(如绝缘栅双极晶体管(IGBT))组成的电压源换流器(voltagesourceconverter，VSC)，并且采用了高频调制技术。绝缘栅双极晶体管(IGBT)综合了电力晶体管(GiantTransistor-GTR)和电力场效应晶体管(PowerMOSFET)的优点，具有良好的特性。是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。其静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

1.2柔性直流输电技术的特点

柔性直流输电技术是基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的新一代直流输电技术，具有关断可控性，响应速度快、可控性好、运行方式灵活、同等容量占地规模小等特点，是目前世界可控性最高、适应性最好的输电技术，在大规模可再生能源并网、交流系统互联、直流网络构建、弱系统联网、城市配电网增容改造、孤岛供电等场合具有技术优势。

2柔性直流输技术的应用领域

2.1柔性直流输技术的应用领域及现状

柔性直流输电技术作为新一代直流输电技术，解决了常规直流输电技术所遇到的一些问题，很大程度上扩大了直流输电的应用范围，其主要应用领域包括：（1）连接小型发电厂到电网：由于受到环境条件的限制，一些风能发电厂、太阳能发电厂、潮汐发电厂、小规模水力发电厂等般装机容量小、供电质量不高的发电厂，常常离主网较远，并且地域上比较分散。利用柔性直流输电就能够将这些分散的小型发电厂与主网实现连接，不仅补偿电能输送过程的消耗，提高电能输送的质量，还可以提高电网系统的稳定性。

（2）异步电网互联：采用大容量柔性直流与常规直流组合模式的背靠背直流工程。东西交流电网送电距离越来越远，交直流混合运行电网结构日趋复杂，发生多回直流同时闭锁或相继闭锁故障的风险加大，对南方电网整体安全稳定运行造成威胁。将西部电网主网与南方电网主网异步联网，可有效化解交直流功率转移引起的电网安全稳定问题、简化复杂故障下电网安全稳定控制策略、避免大

面积停电风险，大幅度提高南方电网主网架的安全供电可靠性。

（3）孤岛供电：一些远离陆地的电网，例如海岛或海上石油钻井平台，一般都是依靠柴油或天然气来发电，由于这些燃料的价格比较昂贵，不仅造成发电成本过高，而且供电的可靠性难以保证，同时也破坏了环境。采用柔性直流输电和海底电缆替代常规的供电方式，不仅解决成本过高的问题也保护了环境，同时还可将多余电能（如用石油钻井产生的天然气发电）反送给系统。

（4）应用于优化电网电能质量：柔性直流输电系统可以独立快速控制有功调节和无功补偿，且发挥比较稳定，可以保持交流系统的电压基本不变，保证系统的电流和电压达到电能质量的标准从而优化电网电能质量，未来采用柔性直流输电系统是有效改善配网电能质量的一种措施。

3柔性直流输技术的发展前景

柔性直流输电技术能提升电力系统稳定性，增强系统对清洁能源的消纳能力，提高配电网可靠性和灵活性。更重要的是，柔性直流输电可携带来自多个站点的风能、太阳能等清洁能源，通过大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心，为新能源并网、大城市供电等领域提供有效的解决方案，得到了广泛的应用。未来柔性直流技术会有这更广阔发展方向，未来几年是我国柔性直流输电技术研究和工程建设的快速发展阶段，强交强直的交直流互联电网将成为我国电网架构的基本形态，柔性直流输电将成为直流电网中最主要的输电方式。而在探索新能源消纳的道路上，柔性直流输电已成为全球电力行业抢占的下一个制高点。

4结语

柔性直流输电对于推动可再生能源的发展和智能电网的建设中起到了重要

作用，对于提升电网整体科技含量，实现传统电网向安全、高效、经济、清洁、互动现代电网的升级和跨越，为经济建设、社会发展、民生改善提供了强大保障。 参考文献：

[1]周洪江.柔性直流输电技术的发展与应用[J].现代企业教育,2015,12:478.[2]汤广福,贺之渊,庞辉.柔性直流输电工程技术研究、应用及发展[J].电力系统自动化,2015,15:3-14.

[3]崔巍.柔性直流输电技术及其发展分析[J].科技与企业,2015,(11):132.