何镇宇

（国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司 830054）

浅谈高压直流电技术现状及发展前景

何镇宇

（国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司 830054）

目前，随着我国东南部经济的快速发展，传统的能源资源已经逐渐走向枯竭，能源资源和电力负荷之间存在的一个日益严重的问题就是二者在更大范围之内的逆向分布越来越突出，煤炭的运输成本越来越高，同时运输的能力难以满足煤炭的实际需求，经济发达的人口较为密集的区域大气污染的问题也是日益严重，这就需要高压电网的建设来进行能源的传输。为了满足国内直流电输电工程的建设的需要，紧跟直流输电设备制造水平的前沿技术，本文主要对高压直流电技术的现状和发展前景进行分析，为供电和输电方案的设计提供一定的参考。

高压直流；技术；现状；发展前景

引言

随着我国电力系统的不断发展，采用高压直流输电的必要性也是日益突出。高压直流输电和交流输电相比较而言，前者在一定的条件下还是有很明显的优势的，所以也促使着高压直流输电逐渐成为了电力系统中一项较为前沿的输电技术。高压直流输电由于其具备了交流输电所不能比拟的优点和特殊性，随着我国换流元件的质量和功率的不断提高、价格的不断降低、以及直流输电运行管理水平的不断提高，所以高压直流输电的应用才越来越广泛，其重要的作用也是更加的凸显出来。

1 高压直流电技术的现状

我国一次能源与负荷需求逆向分布的情况，从客观上来说，需要在大范围内优化配置能源。为实现能源的经济合理调配，国家电网公司正全力建设全国范围内的特高压坚强智能电网。高压直流输电在技术上有非常显著的优势，因此使其成为了远距离跨区域电能输送的主要构成方式，自从三峡地区的电力送出和西电东送等一系列的工程之后，复奉特高压直流等工程也是相继的投入运行，之后还有将近二十多项特高压直流输电的工程逐渐进入到设计规划的阶段之中。

自1954年瑞典哥特兰岛直流输电工程投运以来，世界各国已有上百个现代工业化直流输电工程建成投运，直流电压、电流和输电容量遍布各个等级。随着材料科学、微电子技术、制造工艺水平等的不断发展，换流站一、二次设备有了长足进步。在直流输电技术大规模应用于电力系统背景下，有必要掌握设备发展现状、总结设备发展趋势、归纳设备运维经验，反哺设备设计制造，以确保直流输电技术的不断更新进步。

1.1 高压直流输电产业市场规模

目前世界范围内已经规划的特高压直流输电工程约有50个，总容量达320GW以上，市场规模超过数千亿元。

到2015年，世界范围内柔性直流输电工程的市场规模预计在1000亿元以上。随着新能源的快速发展和环境保护要求的提高，我国对柔性直流输电技术也呈现出强劲的市场需求。

1.2 高压直流电的优缺点

1.2.1 优点

输送相同的功率的时候，线路的造价比较低，交流需要三根导线，但是直流仅仅需要一根导线，这样就能够节省大量的有色金属，并且线路走廊、铁塔的高度和占地面积都比交流电有更大的优势；线路的功率相对较小，运行的费用就比较低；适合在水下或者是海底进行输电；不用考虑系统的稳定性问题，交流输电系统中，所有连接在系统的同步发电机都必须保持同步，线路越长，静稳定的极限就越小，然而直流输电不受输电距离的限制，与系统的频率和系统的相位几乎没有关系，因此直流输电能够连接两个不同频率的交流系统；能够有效的限制系统电流短路的问题；调节速度比较快、运行更加的可靠。

1.2.2 缺点

换流站的设备比较昂贵；换流装置需要耗费大量的无功功率；换流装置会有大量的谐波产生，要想做好滤波消谐的工作，就需要投入消谐装置；换流装置的过载能力相当低。

1.3 主要的技术差距

现有高压/特高压直流工程都是采取与国外厂家合作的方式，其换流阀和直流场等设备的核心技术几乎都已经被国外所垄断，国内能够开展的只有部分组装的工作，国产化率始终没有办法得到提升。柔性直流输电技术和高压直流换流阀的试验技术，仍然一直被国外厂家所垄断与封锁，没有任何的技术转让。

1.4 需要实现的目标

目前，我国高压直流电技术主要就是需要在特高压直流输电、柔性直流输电成套装置等核心技术和装备方面实现突破，以全面实现高压直流输电装备的国产化。

2 高压直流电发展前景

2.1 国内高压直流输电产业市场的估算

未来二十年中，国家电网公司规划建设的直流输电工程多达40条以上，其中特高压直流输电工程超过15条。

目前，我国每条特高压直流输电工程的建设总投资在150亿元以上。其中特高直流换流阀和换流变的价格均在15～20亿，平波电抗器的价格在10亿左右，控制保护系统价格在4亿以上，交流场和直流场成套设备总造价也接近20亿元。每条特高压直流输电换流站的设备投资（不包括线路和杆塔）大约在80亿左右。在未来20年中，直流输电设备将达到2000亿元左右的市场规模。

2.2 高压直流输电产业发展

2.2.1 特高压直流换流阀装备

中国电科院以特高压直流换流阀研制工作和试验能力建设为切入点，以系统分析、基本理论研究为基础，经过十多年的自主研发和创新，极易多年的集中攻关，获得了±800kV/4750A换流阀模块及阀塔的样机研制的成功，这是中国电科院在特高压换流阀领域走向世界前列的重要标志。

2.2.2 其它高压直流输电核心装备

目前，我国电力科学研究院正在逐渐进行高压直流输电系统的控制保护技术和直流断路器、光电型电流互感器、直流分压器和穿墙套管等关键设备的核心技术展开工作。

3 结语

直流输电发展到今天，在一次和二次设备层面均有了长足进步，其发展方向是在保证系统运行可靠的情况下不断提高运行电压、增大输送功率、降低系统损耗、发挥其快速可控性以提高电力系统的稳定性。一次设备发展的关键是在制造和运输限制条件下提高设备的绝缘耐压水平，提高通流能力，研究合理的主电路拓扑，提高直流输电系统动态性能。二次设备发展的技术趋势是不断提高设备可靠性，提高控制性能指标，提高协调控制能力。通过功能的合理集成、有序分布，方便人机交互，不断提高直流输电运行的集约化水平。

[1]付鹏，侯丽岩.谈谈高压直流供电技术的发展及前景.中国科技博览，2012.

[2]高压直流输电技术现状及发展前景.电网技术，2012（04）.

[3]彭大铭.高压直流供电技术及其应用前景分析.通信与信息技术，2010.

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