一文读懂柔性直流输电技术

知识点：

交流输电就像在地面道路驾驶汽车，每隔一定的距离就会遇到红绿灯（变电站），并需按规定车道直行或转弯（潮流控制），最后才能抵达千家万户（负荷终端）。

直流输电则像供水管送水，先要提高水压（发电厂升压站），多个供水管形成供水管网提高供水可靠性，水管管网压力降压（变电站）后再供给千家万户。

常规直流的换流元件为半控晶闸管

常规直流

晶闸管阀具有体积小、成本低、可靠性高的优点，而且制造、试验、运行维护和检修都比较简单方便，目前常规直流工程均采用晶闸管阀。

柔性直流的换流元件为可控关断器件

柔性直流

进入20世纪90年代以后，新型金属氧化物半导体器件-绝缘栅双极晶体管（IGBT）研制成功并首先在工业驱动装置上得到推广应用。可控关断器件成为柔性直流核心件。 

常规直流换流器件——晶闸管，可控制开通，无法控制关断，这个特点使得其具有一定的依懒性。需要接受电网有强大的容量，接受电网越强，常规直流运行越可靠。反之，接受电网越薄弱，其运行就越不稳定。

好比一个勇士，他胯下的战马是他所向披靡的有力帮手，要是把这匹马换成一头小毛驴，他的战斗力将下降大半。

柔性直流换流器件——可控关断器件，有很强的独立性，能适应各种电网条件。

电网需要稳定运行，主要是控制电压和频率，它们相当于一个人的血压和心率。

常规直流擅长点对点大容量输送电能，能调节电网频率但不能控制电压，不能完整支撑电网运行。

柔性直流则可同时控制频率和电压，不但能输送电能，而且能调节电压，有效支撑电网运行。

柔直输电的应用就像人有了强健的心脏和血管，能很好控制心率和血压。

柔性直流输电的应用场景

柔性直流输电具有电网调节能力强、运行可靠的优点。它在很多传统常规直流输电技术施展不开的地方可以“大展身手”。

柔性直流输电与传统方式相比

在大规模风电场并网、孤岛供电、

交流系统互联等方面

具有较强的技术优势

海上风电场输电

柔性直流相对常规直流占用的空间小，更适用在海中建造。

向离岸岛屿或者海上平台供电

柔性直流向弱电网甚至无源电网供电的能力强，在海岛或海上平台供电方面，具有显著的技术和经济优势。

提高输电可靠性和灵活性

电力要自如配送就需要组网，而且点之间能相互往返。常规直流更像行驶在高速上的汽车，掉头困难，要下服务区然后重新上来。电是光速运行的，组网的其它点等不急它掉头来支援，根本发挥不了组网的优势。而柔性直流电流是瞬间掉头，具备组网的天然特征。

如果把电网比作一张“公路网”，那柔性直流就是一辆不用牵引、不挑道路，可随时“卸货”、切换方向的“超级货车”。是构建智能电网的重要装备，是改变大电网发展格局的战略选择。

柔性直流工程的实践之路

20世纪90年代，国外开始了对柔性直流工程技术的探索和尝试。

1990年，加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi等人提出了基于脉宽调制技术电压源换流器的直流输电概念。

1997年，ABB在瑞典中部的Hellsjon进行了世界上第一个VSC HVDC工业试验。

1999年 ，世界上第一条柔性直流输电工程投运 ，至今已有30余项柔直工程投入商业运行。

2002年，ABB美国长岛Cross Sound工程直流电压达到±150千伏、输送容量达到330兆瓦。

2007年，西门子美国Trans Bay工程采用多电平换流器，直流电压达到±200千伏、输送容量达到400兆瓦。

2011年，上海南汇风电场柔性直流输电工程投产，开启了中国柔直的发展序幕。

中国能建见证并参与了

中国柔性直流技术的发展

交出了亮眼的成绩单

▲南澳多端柔性直流输电系统工程

该工程连接了南澳岛风电场与广东省主网，实现了海上岛屿风电资源的可靠送出。

▲舟山五端柔性直流输电科技示范工程

世界首个五端柔性直流输电工程，大大加强了舟山各岛屿与本岛电网之间的联系，提升舟山诸岛电网的能源接纳能力。

▲渝鄂直流背靠背联网工程

目前全世界电压等级最高、输送容量最大的柔性直流背靠背工程，将优化华中地区交流电网结构，消除电网安全隐患，提高川渝电网与华中东四省电网间互济能力。

▲厦门柔性直流输电工程

世界上首个真双极柔性直流输电工程，满足了厦门岛内不断增长的供电需求，保证台风等自然灾害影响下的供电可靠性，并节约有限航道资源。

▲鲁西背靠背直流工程

世界上首次采用大容量柔直与常规直流组合模式的背靠背直流工程，实现了云南电网与南方电网主网全部异步联网，提高了云南水电外送的能力。

▲乌东德电站送电广东广西特高压多端混合直流示范工程

世界首个特高压多端混合直流输电工程，横跨云南、贵州、广西、广东4省区。对云南清洁能源消纳、推动粤港澳大湾区建设等具有重大意义。

▲张北柔性直流电网试验示范工程

工程将张北新能源基地、丰宁储能电源与北京负荷中心相连，未来每年可输送约141亿千瓦时清洁能源，将全面满足26个冬奥会场馆总计1亿千瓦时的年用电量需求，助力冬奥场馆实现100%清洁能源供电。

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范

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