摘要：文章对目前国内外高压直流输电技术的发展状况以及其中的电压源换流器直流输电技术发展状况进行分析，总结高压直流输电技术的优点，并对未来高压直流输电技术的发展前景进行了展望。
关键词：高压直流输电技术；现状；发展前景
1引言
近年来随着我国整体经济的快速发展，尤其是以东部沿海城市为主的地区在经济发展过程中对电能的需求不断增加，使得目前我国社会的用电负荷急剧增加。为了缓解和解决上述问题，我国开展了西电东送的电力系统工程，但是需要在电力输送过程中要经过大容量以及长距离的输电过程。而在其中采用高压直流输电技术则表现出较为突出的可控性和稳定性的优势，而且也不断降低工程成本，成为目前我国大中型输电工程中的首选输电技术。
2高压直流输电技术现状
2.1高压直流输电工程发展现状
高压直流输电（HVDC）与传统的交流输电方式最大的不同，就是在进行电能传输时按照直流输电的方式来实现。此种输电方式与交流输电方式相互配合并构成目前我国的电力传输系统。其结构组成主要有换流变压器、整流器、逆变器以及直流输电线路。从全世界范围看，截止到2010年以前就已经有超过100项的直流输电工程投入运行。而第一个多端直流输电工程是在1900年建成的Quebec-NewEngland五端直流输电工程。而我国目前投入运行的直流输电工程已经超过20项；直流输电工程的电压等级也在持续增加，甚至某些工程的电压等级已经突破±800kV；而输送容量也在不断增加，并且超过8000MW；且输送距离也在不断延长，已经超过2000km。未来我国将加大对特高压直流工程的建设力度，且在2020年会建成大概超过18项的特高压直流工程。
2.2高压直流输电的优点
相对于目前比较常用的交流输电形式来说，在此形式的系统正常运行中会存在较为显著的两端电流相位差，这就对此种形式并网运行时不同系统交流电的同步运行提出较高要求，如果出现不同步的现象则增加了系统运行中设备损坏的概率，甚至会导致停电事故的发生。而直流输电方式线路两端连接的电网可以按照自身的频率和相位进行运行，无需满足同步的要求则可以进行正常的并网输电。
此外，高压直流输电还具有以下优点：输电容量不受输电距离的限制；此形式的输电线路在进行新建以及增容扩建时可以分期进行，而且具有与两回交流输电系统相似的可靠性；此种输电方式能够对电力系统中不同步的系统进行连接，而且在连接时也不会对电网中的短路容量进行增加，所连接的不同步的系统可以分别处于不同的频率中运行；直流输电输送的有功功率和换流器消耗的无功功率均可由控制系统进行控制，可利用这种快速可控性来改善交流系统的运行性能，必要时可实现潮流的快速反转；此种输电方式在运行中不会产生电能消耗，也不会在运行中产生无功功率，电能消耗只会在此系统中的换流站运行中进行消耗，但是不会随着线路长度的增加而能耗增加；此种输电方式的线路进行建设时不仅具有较低的造价成本，而且所占用的面积和空间也比较小。因此，此种输电方式目前在容量比较大且距离比较远的电网输送系统中比较适用，在目前的交流输电线路的增容改造中比较常用。
2.3电压源换流器直流输电的发展现状
电压源换流器直流输电（VSC-HVDC）的概念于上世纪90年代首次提出，并且在1997年建成第一条VSC-HVDC工业试验工程，这标志着VSC-HVDC作为一种新兴的输电技术开始进入大发展的商业应用阶段。VSC-HVDC的设备主要由换流桥、换流变压器、换流电抗器、交流滤波器、直流电容器、直流电缆以及控制与保护系统七部分构成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具有以下优点：能对有功和无功进行独立控制，能给无源网络提供电源；能为交流侧提供无功支持，起到STATCOM的作用，对电压质量和电压问题提供支撑；换流站标准化、小型化，整体式的设计以及可以进行出厂前的调试，有利于缩短施工时间，并保证其可靠性；无需架设架空线，并在噪音水平、谐波畸变、电话干扰和电磁场等方面满足环境保护的要求。国家电网即已开工建设±500kV 4端直流电网，并已在研究±800kV柔性直流换流器。此技术主要应用于非同步联网、新能源消纳、向城市中心送电、促进电力市场发展、提高配电网电能质量、向远方孤立负荷点送电等场合。
3高压直流输电技术发展前景
3.1 电压源换流器直流输电的应用前景
首先根据欧洲超级智能电网规划，随着可再生分布式电源的增加，引起输出功率波动加剧，需要电力的大范围分配来对区域功率波动进行平衡。此电网规划于2008年提出，目的不仅是对可再生能源进行充分利用，而且实现国家之间电力交易以及可再生能源的充分利用。
其次是根据美国2030电网规划来看，由于美国电网目前面临系统规模庞大、可靠性低、技术陈旧、新能源利用率低等问题。所以美国在2011年通过要进行海山风电的策略来提高可再生能源在电力系统中的占比，通过在未来进行超过60多条此种输电形式的线路建设，确保可再生能源占据全国电力能源超过80%的目标的实现。
再次是对于英国海山风电联网规划来说，其主要目的是实现可再生能源的大规模开发和利用，其规划为到2025年。其主要的计划就是在东海岸以及北海区域进行多个海上风电项目的建设和投入运行，并且未来要建设超过50条的此种输电形式的线路。
3.2高压直流输电技术发展趋势
首先是在目前换流器等设备不断发展和价格不断降低的形势下，使得高压直流输电工程的成本不断降低，而且由于其具有较高的稳定性和可控性的优点，因此已经成为目前远距离输电的首选，未来在此技术不断发展以及相关设备的成本不断降低的发展下，其在电力运输中的比重也会逐渐增加。其次是此技术在大电网互联中的不断应用，也会使得电网之间的相互影响以及短路容量不断减少，而且有效提高供电的可靠性以及运行效益。再次是其未来的应用范围会逐渐扩大。在目前城市人口不断增加以及供电网的短路容量随之增加的形势下也使得电网运行中对故障概率不断增加，因此采用此技术可以避免电容电流以及短路容量的产生，对于确保城市电网运行的安全性，确保发电过程的环保、优质、高效以及廉价具有重要作用。最后是在市场化运作中的优势。此技术可以实现对电网电流传输的灵活控制，而且不会受到交流电网两端的影响，对环流以及潮流绕行等现象进行有效避免，对于提高电力市场的管理效率具有主要作用。此外，在我国西电东送的远距离输电过程中，此技术的应用以及电力市场的进一步开放，加之目前输变新材料的出现和直流输电设备成本的降低，高压直流输电技术的优势越来越明显，不断提高其在输电市场中的竞争力。
4结语
在我国西电东送工程的建设以及目标的实现过程中，高压直流输电技术起到了重要作用，不仅对我国东部沿海经济较为发达以及人口较为密集地区的用电压力进行缓解，而且表现出造价低、运行稳定性高以及其他一系列的优势，在未来的远距离运输、大电网互联等方面有着广阔的应用前景，在我国逐渐开放的电力市场中也处于不可替代的重要地位。
参考文献：
[1] 耿胜宝. 基于MMC的高压直流输电关键技术研究[D]. 上海交通大学, 2016.
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[3] 张钺, 王赛. 特高压直流输电技术研究[J]. 科技经济导刊, 2017(3).
论文作者:宋宜沛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/19
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