特高压直流输电技术现状以及我国的应用前景

特高压直流输电技术现状以及我国的应用前景

发表时间：2018-12-03T15:23:22.280Z 来源：《河南电力》2018年12期作者：孟旭1 郭建华2 赵宇亭1 李平伟1 寇大鹏1 齐

[导读] 本文简单介绍了直流输电的发展历史以及我国的应用现状并简述其特点，最后探讨了特高压直流输电技术的应用前景，仅供参考。

（1.国网山西省电力有限公司检修分公司山西太原 030032；

2.国网辽宁省电力有限公司检修分公司辽宁沈阳 110000）

摘要：水能资源和煤炭作为我国两大主要发电能源，开发则主要集中在西部，并有逐渐向西部和北部地区转移的态势，这将导致能源产地与能源消费地区之间的距离越来越大，从而使得长距离、大容量输电成为必然，因此特高压直流输电技术则成为我国电力跨区域大规模输送的必然选择。本文简单介绍了直流输电的发展历史以及我国的应用现状并简述其特点，最后探讨了特高压直流输电技术的应用前景，仅供参考。

关键词：特高压；直流输电；发展现状；应用前景

1引言

通常将10-220kV电压等级的线路叫做高压线路，把330-750kV的输电线路叫做超高压，国际上习惯把交流1000kV及以上和直流

±800kV及以上的叫做特高压输电技术。工业电网的等级越高，电力技术应用要求越高。国内输电网的质量高低取决于国内电网的总体规模、电网的覆盖区域、输电距离的长短与输电技术水平的高低。由此相应的特高压直流输电技术也应运而生，更大的输出电量，为国家的发展做出了不可磨灭的贡献。

2特高压直流输电系统概述

随着电网规模的扩大，单一采用交流输电，一味提高交流电压等级，已经不是大电网、大容量、远距离输电的最佳办法，在一定条件下，采用直流输电更为合理，比交流电有更好的经济效益和运行特性。相较于高压交流输电，特高压直流输电具有线路造价低、有功损耗小，输送功率的大小和方向可以快速控制和调节，不受系统稳定极限限制，运行可靠等优点。特高压直流输电（UHVDC）系统主要由换流器（包括整流和逆变部分）、换流变压器、控制与保护装置以及滤波器等构成。送端和送端电网间是通过特高压直流输电线路进行互联，在实际运行中两端换流站设备电源分别由与其相连的交流电网提供；特高压直流系统输送有功功率过程中两端换流站会消耗大量的无功功率，换流站会配置相应的无功补偿设备。

3特高压直流输电技术特点

特高压直流输电主要特点是换流站内电力电子器件的使用，系统两端换流站中整流器和逆变器基本构成均为可控功率器件—晶闸管，其具有方便、迅速、灵活调节的特点，特高压直流输电系统有如下几个特点：

3.1控制方式多样化

特高压直流输电系统使用的基本器件是电力晶闸管，而晶闸管可进行灵活控制，实际运行中常用的换流站控制方式有定电压控制、定电流控制、定功率控制、定熄弧角控制以及换流变压器分接头控制等多种控制方式，可根据实际运行状况需求进行选择，且各种控制方式之间可进行灵活切换，提高系统运行可靠性。

3.2输送直流功率可方便快速调节

特高压直流输电的电流或功率是通过计算机控制系统改变换流器触发角实现，响应速度极快，可根据交流系统的要求（调度计划），快速增加或是减少直流输送的有功和换流器的无功，实现对两端交流电网有功与无功平衡的快速调节，从而提高系统频率、电压稳定性，提高电网运行可靠性。

3.3无需考虑送、受端电网同步互联问题

与特高压直流输电线路相连接的送、受端电网不需要考虑是否同步运行，直流输电无周期相位，运行过程中电流、电压稳定且方向固定，可实现电力系统之间的非同步联网，被联交流电网可以是同频或是非同频但非同步运行的电网，保持相应独立的频率、电压独立运行，不受网络互联的影响。

3.4不增加交流电网的短路容量

直流联网不会明显增大被联交流电网的短路容量，因此不需要更换断路器或采取相应的限流措施。

3.5稳态运行时无电容电流

特高压直流输电线路在稳态运行时没有电容电流，则不需要并联电抗进行补偿。

3.6可方便地进行分期和扩容建设

分期和扩容建设方便有利于发挥投资效益，对于双极特高压直流输电工程可按极进行分期建设，前期建成单极运行，后期工程建设另外一极。

随着电力技术的发展，直流输电相关科技成果如雨后春笋般出现，中国目前走在直流输电理论研究和技术应用的前沿，目前国内已建成或建设中多条直流输电线路，包括向家坝—上海±800kV特高压直流输电示范项目，云南—广东±800kV特高压直流输电工程等建成并投入商业运行，正在建设中扎鲁特—青州特高压直流输电项目，等等。面对规模化风电基地“窝电、弃风”问题，利用大容量输电线路将新能源风电外送至沿海负荷中心进行跨区消纳是切实可行的方案。特高压直流在远距离、大容量输电方面具有特高压交流不可比拟的优势，通过特高压直流输电外送风电进行消纳具有广阔的发展前景。

4特高压直流输电技术的历史及发展现状

国外的特高压直流输电技术发展较早，1929年，瑞典的ASEA公司最早开始对直流输电技术进行研究。直到1954年，瑞典Gothland上的第一条100kV、20MW容量的直流输电线路正式投入商业运行。自上世纪60年代起，美国、前苏联、日本等国家先后开始对特高压输电技术展开研究，至今已有超过50年的历史。1967年，美国通用电气公司（GE）与电力研究协会（EPRI）开始执行特高压研究计划，并建立了特高压试验中心。日本自1973年起开始研究特高压输电，用以满足沿海大型原子能电站到负荷中心的送电需要，并尽可能地节省线路走廊。巴西800kV运行电压等级的Itaipu直流工程也已经成功运行了20多年。我国电力发展过程中，高压直流输电技术虽应用较晚，但随着经济的飞速发展，我国结合自身特有的能源分布现状对特高压直流输电技术不断进行相应的改善，高压直流输电技术现已逐渐达到世界水

平。2009年12月，世界首个±800kV，输送容量500万kW的云南—广东特高压直流输电工程在南方电网正式投产，其送电距离约1373km，投运以来输送电量约1104亿kWh，2013和2014两年中利用小时数都达约6000h，充分发挥了特高压直流远距离大容量输电优势，及巨大的经济及社会效益。2014年南方电网±800kV糯扎渡—广东特高压直流输电工程建成，形成了“西电东送”八交八直输送通道。2016年，南方电网滇西北－广东±800kV特高压直流输电工程正式开工建设，形成了西电东送主网架海拔最高、线路最长的大通道。 5我国特高压直流输电技术的应用前景

下面以几个实例来探究特高压直流输电技术的应用前景的案例：第一，我国特高压输电一直在不断刷新世界纪录在2011年的3月份，国家“十二五”规划将特高压直流输电工程列入其中，该计划指出在全国范围内建设特高压直流输电骨干网架，建设13项直流输电工程。在这一过程中，我国的特高压输电技术方面在电压的等级、输送、输送距离等方面持续不断地刷新世界纪录。第二，截至到2016年，我国1000kV交流电网的长度达到了7366km，±800kV直流电网长度达到了12300km，主要将西部生产的电能运送到我国东部地区；已经建成的北电南供特高压输电网络，其价值在于让中东部地区近9亿人用上了来自西部的清洁电能能源，减少国内煤炭使用量共9500万t，这一数字相当于四川省整整一年的煤炭消耗量。第三，西北部煤电基地开发以及清洁能源风能将大规模地接入电网，在“十二五”期间，智能电网即将进入全面建设阶段，而特高压作为智能电网的骨干网架也经预计即将进入建设的高峰期。第四，云广特高压输电工程系统，合理利用地形与电力资源环境，通过建设换流站等设施，改善输电走廊的发展技术，运用加速直流输电技术促进电网建设的省计划发展。结合今后西南水电外送的规划，考虑到工程建设周期要求的问题，经过技术经济的比较，我国将采用±800kV电压等级给予供电。 6结束语

随着我国能源和负荷分布不均衡的特点及能源问题等的不断突显，直流电网将在中国有更加广阔的发展前景。随着科技的不断进步，直流电网控制保护技术的不断成熟，特高压直流技术未来将会在我国未来电网建设及能源运输中发挥它不可替代的作用。

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