范可

摘要：大容量、远距离输电已经成为我国电网发展的趋势，而直流输电技术在大容量、远距离输电中占有极其重要的地位。开展高压直流输电的前沿技术研究，对我国电网的建设和安全稳定运行均具有重要的意义。简要介绍了输电技术的发展概况，重点讨论了直流高压输电系统的结构、直流输电的优点及其发展前景。

关键词：柔性直流输电，可靠性，发展方向

1高压直流输电技术

特高压直流输电技术问题，不仅是中国电网前所未有的而且是世界电网发展史中前所未有的，面临一些世界级难题。在经济全球化背景下，开展高压直流输电的技术问题研究，解决高压直流输电技术和交直流混合电网运行中的难题，不仅对我国电网的安全稳定运行具有重要的意义，而且将为世界电网技术的发展做出贡献。

直流输电技术的特点是输送的功率大小、方向可以快速控制和调节，直流输电系统接入不会增加原有电力系统的短路容量，利用直流调制，可以提高系统的稳定水平，直流的一个极发生故障，另一个极可以继续运行，且可利用其过负荷能力，减少单极故障下的输送功率损失，遇到可能发生污闪的恶劣天气，可以采用降压运行来保障电力传输，另外，直流架空线路走廊宽度约为同名电压等级交流线路的一半，且能输送更大容量，更充分地利用线路走廊资源。直流输电技术的特点决定了它在我国电网发展中的重要作用。

2直流输电系统简介

在直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的始端，发电系统的交流电经换流变压器升压后，送到整流器中去。整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀，它的功能是将高压交流电变为高压直流电后，送入输电线路。直流电通过输电线路送到逆变器中。逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反，它把高压直流电变为高压交流电。再经过换流变压器降压，交流系统的电能就输送到了交流系统中。在直流输电系统中，通过改变换流器的控制状态，也可以把交流系统中的电能送到直流系统中去。

2.直流输电系统优势

2.1直流输电建造经济性更高

在保证输送功率的条件下，直流架空线只需正负极2根导线，杆塔结构更简单、输电走廊要求更窄、造价更低;电缆用于直流时比用于交流时允许工作电压高约3倍。在损耗方面，直流线路电晕年损耗约为交流线路的50%～65%，恶劣气候下损耗比交流小得多。由于集肤效应，大截面交流有效电阻比直流电阻略大，也增大了损耗。更重要的是，直流输电不存在交流输电中电容电流引起的沿线电压分布不均匀现象，不需装设并联电抗器，不仅更适合大容量远距离输电，而且大幅减少了年运维费用。在相同输送容量条件下比较交直流输电走廊。

2.2直流输电不存在稳定性问题

交流线路输送功率受静稳极限限制，需采取串补、快速切故障及重合闸、增加线路回数、强励等提高静稳能力的措施。直流输电则隔离两端交流系统，不存在稳定问题，可以实现异步联网，不增加被联电网的短路容量，不会因此引起投资增加。直流输电运行可控性、灵活性和可靠性更高有功、无功功率均由控制系统控制，并且可利用来改善交流系统性能。在建设过程中可分期建设投运，可利用大地这个良导体作为回路，电阻率低、损耗小、运行费用低。双极直流输电系统中，大地作为备用导线，双极中的每个极都可独立运行，一极发生故障，可转为单极运行。

2.3直流输电偏磁问题

由于将大地作为回路，高压直流输电工程接地极附近长期存在的直流电流会对金属构件、管道、电缆等造成电腐蚀，而且会通过中性接地点流入附近交流变压器引起饱和现象。同时，通讯、航海磁性罗盘等也会受到干扰。目前直流偏磁这一课题也随着高压直流输电技术的推广应用日益受到关注。相比于交流输电利用交流断路器进行电网故障隔离，目前高压直流输电系统中因为直流电流无过零息弧点缺少直流断路器。这一问题导致高压直流输电系统无法进一步扩展成直流电网。目前，中国已经开始在直流断路器研制方面取得一定成效。

3柔性直流输电技术的概述

柔性直流输电在目前还是一项正在发展中的技术，它远不如交流输电那样成熟和定型，但是，随着电力电子和微电子技术的发展，尤其是新型大功率半导体器件的发展，直流输电换流技术将会得到进一步提高，这必将改进直流输电工程的运行性能，降低换流站的造价，提高其运行可靠性，从而扩展其在我国的应用范围。

3.1柔性直流输电技术概念

柔性直流输电技术是由加拿大的科学家开发出来的。这是一种由电压源换流器、自关断器和脉宽调制器所共同构成的直流输电技术。作为一种新型的输电技术，该技术不仅可以向无源网络进行供电，还不会在供电的过程中出现换相失败的现象[3]。在实际使用的过程中，换相站之间不会直接依赖于多端直流系统进行运作。柔性直流输电技术属于一类新型的直流输电技术。虽然在结构上和高压输电技术相类似。但是整体结构仍然是由换流站和直流输电线路构成的。

3.2柔性直流输电的特点

柔性直流输电是由高压直流输电改造而来的。应该说在技术性和经济性方面都有很大的改善。具体来说，柔性直流输电技术内部的特点可以表现为如下几个方面：

在运用柔性直流输电技术的过程中，如果能够有效地采用模块化设计的技术，其生产和安装调试的周期都会最大限度地缩短。与换流站有关的设备都能够在安装和使用的过程中完成各项试验。柔性直流输电技术内部的VSC换流器是以无源逆变的方式存在的。在使用的过程中可以向容量较小的系统或者不含旋转机电的系统内部进行供电。柔性直流输电技术在使用的过程中都伴随有有功潮流和无功潮流，整个柔性直流输电系统可以有效地实现自动调节。换流器不需要经常实现通信联络。这也就在很大程度上减少了投资、运行和维护的费用。整个柔性直流输电技术内部的VSC换流器可以有效地减弱产生的谐波，并减少大家对功率的要求。一般情况下，只需要在交流母线上先安装一组高质量的滤波器，就可以有效地满足谐波的要求。目前，多数无功补偿装置内部的容量也不断地减少。即便不装换流变压器，内部的开关也可以更好地被简化。

3.3柔性直流输电技术的战略意义

目前，柔性直流输电技术在智能电网中一直都发挥着重要的作用。一般来说，柔性直流输电技术可以有效地助力于城市电网的增容改造和交流系统内的互联措施。目前，多数柔性直流输电技术也在大规模风电场建设的过程中发挥出了较好的技术优势。如果大面积地选择柔性直流输电技术，将会在很大程度上改变电网的发展格局。但是，相关的专业人员还需要有效地研究如何更好地建设大规模和高电压的架空线路。并在使用的过程中对混合结构的直流输电网络形成挑战。在今后，大家可以通过更有效地研究来将柔性直流输电技术并入大规模的风电场内部，这样就能够更好地提高供电网络的可靠性，并有效地缓解用电需求量较大的电网的压力。

4结论

我国柔性直流输电技术在结构和规模方面从实际运行的过程来看，我国国家电网运送的能力与国际上处于较先进的水平，其能够产生较高的经济效益。本文先对高压直流输电技术进行分析，之后再有效地对柔性直流输电技术进行探究，柔性直流技术应用于远距离输电或电网背靠背联网，对于交流故障時低电压过渡能力大大增强，可以给近区电网提供动态无功支持，可降低未来复杂大电网的运行风险。

参考文献

[1]田淑娟.分布式光伏发电柔性输电技术研究[J].科技探索，2016，8.

[2]张善福.柔性直流输电非线性控制策略研究及仿真分析[J].高电压技术，2017，5.

[3]李广凯.几种特殊输电方式的分析比较和展望[J].中国电力，2017，9.