叶伟　王梓岚　刘进进

摘要：随着时代的不断发展，我国社会经济呈现出高速发展的态势，当前我国各个领域在发展的过程中都离不开电网装备以及一些电网关键技术。直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段。但是从当前的具体发展情况来看，在构建直流电网的过程中，仍然有很多问题需要解决。电网核心装备及关键技术对于整个电网的发展都有着十分重要的影响，因此本文从直流电网核心装备入手，对当前智能电网核心关键技术的未来发展情况进行了深入分析。

关键词：直流电网;核心装备;关键技术;展望

从当前的具体发展情况来看，虽然我国社会经济在不断进步，但是能源资源已经十分枯竭，面对环境带来的压力，我国如果想要得到长效可持续性的发展，则需要解决当前的能源结构问题。对于可再生资源要进行重点的开发和利用。当前电网覆盖面积在不断扩大，全球形成了一个互联网能源网络。可再生资源之所以没有被广泛的应用，是因为部分可再生资源存在间接性和不稳定性的特点，如果将这些能源资源利用在电力系统中将会造成电力系统的不稳定运行，如果情况严重还会造成大面积的停电。因此在发展直流电核心装备及关键技术的过程中，一定要根据当前的具体情况采用最为合适的解决方案，这样才能促进我国电网得到更好的发展。

一、直流电网的特点

直流电网属于一个较为复杂的系统，直流电网是在柔性直流技术的基础上发展而来的，相对于一些常规的直流输电系统，柔性直流输电在具体的工作过程中不需要交流电网提供电压。因此在具体的运营过程中具有绝对的优势，从当前的具体发展情况来看，直流电网是目前国际上公认的并网最佳技术手段。

直流电网在具体的运行过程中主要是通过直流端以及直流的形式，共同组成一个能量传输的系统，该系统能够快速的传输直流电。直流电网由多个网状和辐射状共同组成。直流电网具有十分明显的特点，与传统的柔性直流输电系统有着本质上的区别，但是二者在具体的运行过程中又有很多相似之处。想要促进直流电网得到更好的规划建设，则需要从柔性直流输电系统入手，对传统的柔性直流输电系统进行科学有效的完善和优化，能够提高整个系统运行方式的灵活性，从而对直流电网进行更加科学有效的建设。

二、直流电网核心装备技术

（一）电压源换流器

直流电网具有很多核心的装备技术，其中高压电源换流器就是最为常见的一个核心装备。电压源换流器是基于全控执行器件绝缘栅双极型晶体管的VSC，是属于柔性直流输电系统中最为常见也是最为关键的一个技术设备。该设备在设计的过程中，充分考虑到了柔性直流输电系统的整个运行容量，并且采用当前最为先进的设计技术来进行设计。MMC扑拓因其模块化设计，在整个运用的过程中更容易具有延展性，整个设备在运行的过程中，具有高电压等级，低损耗的特点，而且在传输电压的过程中质量也较高，因此被广泛的运用在柔性直流输电工程中。

与端对端直流输电系统相比，直流电网中的MMC设备具有较强的电流耐受力，因此如果在具体的运行过程中出现了故障也能够对故障线路进行及时有效的切除，从而起到一个保护的作用。而且即使线路发生了故障，整个系统仍然能够保持高效的传输效率，不会对当前的具体运行情况造成一定的影响。虽然当前我国直流电网工程呈现出高速发展的态势，但是在具体的发展过程中仍然存在一些问题，我国针对当前直流电网工程中柔性直流换流阀运行的挑战，提出了相应的解决措施。大型的电集团公司，研制出了用于特高压多端混合直流工程的柔性直流交换阀样机。该种设备的成功研制，能够有效的解决当前在具体发展过程中遇到的一些问题，同时还给全球能源互联网提供了十分重要的技术支持。

（二）高压直流断路器

高压直流断路器同样是直流电网中的一个十分关键的设备，对整个电网的安全可靠运行起到了十分重要的作用。从当前的具体发展情况来看，想要对直流分段技术进行不断的优化和完善显得十分困难，因为直流分断技术是当前世界上公认的一大技术难题，直流电流开断主要是采用开断装置的方式，在具体操作的过程中需要大量的辅助设备，而且每个辅助设备和所用的技术都十分复杂，在具体操作的过程中可能会存在一些操作失误的情况，从而最终影响整个设备的正常运行，而且整个断开的能力和时间都十分有限，不能满足当前直流电网的应用要求。根据这样的情况，高压直流断路器成为了当前相关部门重点研究的问题，想要更好的解决直流分断技术则需要从高压直流断路器入手。对高压直流断路器进行不断的完善和优化，采用快速开启开关和电力电子元件混合的方式来不断优化直流分断技术，在不断优化技术的过程中还要兼顾到快速分段和低通态损耗的特性，这样才能更好的发挥出直流断路器的作用。

早在2014年我国国家电网公司就已经攻破了高压直流输电难的技术难题，并且获得了自主知识产权。利用先进的技术制定出了相应的设备器件，充分运用我国自主研发的技术，能够将分断时间控制在5ms内，分断电流能够达到8.5ka。这一技术的研究能够给柔性直流输电工程带来更加快速且高效的运行效率，而且整个运行过程中都能进行带电运投。

三、直流电网关键技术展望

（一）直流电网仿真技术

直流电网仿真技术主要分为两个部分，分别是数学建模和仿真方法，直流电网与交流电网在拓扑结构以及运行原理上有着本质上的区别，因此在具体的运行过程中需要对直流电网进行仿真数学模型的建立，通过这样的方式能够更加科学合理的建立数学模型，并且能够对问题进行深入的分析和研究，得出不同的结论。在建立模型的过程中，每一种模型都应该采用简化的方法，直流电网仿真方法主要是采用离线仿真技术以及数字实时仿真技术。这两种技术是当前最为常见的技术，由于直流电网属于一个较为复杂的系统，因此在设计的过程中包括很多动态元件，每一个仿真步长都较小，这对于整个精度和速度的要求则更高，想要兼顾到直流电网的精度则需要采用建模的方式来增强精度的准确性。在建模过程中可以采用插值算法和同时求解的方法来对相关的数据进行优化和完善。数字实时仿真技术，是利用高效的硬件处理系统，对一些数据进行科学有效的分析，并且建立相应的仿真系统，物理实时仿真模型的建立能够对治疗电网相关特性进行深入的分析和研究，并且在低电压小电流的情况下建立一个仿真模型。

（二）直流电网控制技术

直流电网协调控制策略是整个电网运行的核心技术，从目前的发展情况来看，直流电网协调是否科学合理，直接影响了整个系统运行的稳定性。当前VSC电压和容量在不断的提高，这对于未来直流电网的安全运行会造成了一定的影响，如果不对当前的协调控制进行有效的改善，则会严重影响到直流电网的稳定运行，因此可以通过直流线路的小阻抗进行快速的转移和耦合，并且在第一时间，根据换流器和拓扑结构的组合方式来选择不同的运行方式，这样能够有效提高整个电网运行的效率。

（三）直流电网保护技术

直流电网的保护技术也是一项十分重要的技术，在未来的发展过程中也占据了十分重要的作用，相对于交流电网来说直流电网的阻尼会比较小，在相同的尺度下直流故障可能会更容易发生，因此，需要在短时间内对故障进行快速准确的定位，这样才能有效保护整个直流电网的高效运行。直流电网在具体的输电过程中采用的一般都是架空线作为传输线路，这样能够有效的提高传输容量，同时还能减少成本的投入，虽然该种方式有很多的优点，但是由于长期暴露在户外很容易发生短路的情况，一旦出现短路等情况，则会对直流电网的安全稳定运行造成一定的影响，因此要对线路进行有效的保護。

结束语：

综上所述，随着时代的不断发展，科学技术也在不断进步，基于柔性直流的直流电网技术已经成为当前最为重要的技术手段之一。想要促进我国直流电网得到更好的建设和发展就需要对当前的技术进行不断的突破。采用先进且完善的设备能够有效提高直流电网的运行效率，从而促进我国得到更好的发展。

参考文献：

[1]严胜，罗湘，贺之渊.直流电网核心装备及关键技术展望[J].电力系统自动化，2019，43（03）：205-216.