摘要：随着经济的迅猛发展，世界各国的用电量日益增长。其中所有发达国家的发电量都能满足其负荷的需求，他们能做到大功率、高电压、长距离的输送电能。而在我国供电能力却远远跟不上负荷的需求，电力行业的落后直接影响了我国经济的快速发展。我国的国情决定了在未来很长的一段时期里还需长期进行基础建设和基础工业的建设，这需要强大的电力能源来做为快速发展经济建设的坚实后盾。在电力输送技术中，特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制灵活、调度方便的优点。
关键词：特高压；直流输电
随着国名经济的持续、高水平增长，电力需求日益旺盛，电力工业的发展速度加快。预计到2020年全国发电总装机容量将达到1200GW。在这种情况下，需要输电工程具有更高的输电能力和输电效率，实现安全可靠、经济合理的大容量、远距离送电。特高压直流输电就是满足这种要求的重要技术之一。
一、特高压直流输电的重要性
特高压电网建设的迫切性特高压建设的必要性源于东部持续的电荒。我国的用电需求主要集中在中东部经济发达地区,而能源富集地区则集中在西北部。用电需求和供给发展不平衡,亟需加强跨区域送电能力。
高压直流输电技术是一个适合中国国情的远距离、大容量输电技术。以南方五省区为例，云、贵两省一次能源保有量占90%，但是广东经济总量占67%，全社会用电量是其他四省区总量的1.6倍。这种能源资源与消费市场‘逆向分布’，使西电东送成为优化区域资源配置的必然选择。
十二五期间，国家电网与南方电网分别规划了共约5300亿元的特高压直流及特高压交流输电。由于特高压直流输电主要采取点对点的形式,对电网运行的干扰较小，得到社会各界的支持。据统计，在十二五期间，国家电网和南方电网共计规划了12 条±800kV特高压直流输电线路。
二、特高压直流电实践方法
1 .融冰接线方式
融冰接线方式适用于比较特殊的条件，可根据工程的设计要求将两极的高端换流器进行并联，在首端施加较大的直流电流，通过升温达到融冰的目的，但是就同一线路而言，导线直流融冰和地线的直流融冰是存在差异的，主要由于导线的电阻要小于地线的电阻，所以融冰的电流小，电压较高[2]。
2.提高受端电网的动态无功补偿
在多回直流集中馈入受端电网，尤其是直流落点密集并且站点负荷较重的地区，想要维持一定的稳定电压就必须要保证无功电压的支撑能力，因此可采取合理安排电源开机、加装动态无功补偿装置、优化直流VDCL方法、优化发动机高压侧控制技术等方法来增加电网的动态无功支撑能力，大力的提高部分电压的稳定性。通过在直流输电逆变站附近的负荷中心加装无功补偿设备还能增强直流换相失败后的恢复能力。目前国内已有许多地区进行实践，并且取得了较好的效果。
3.规避大容量特高压引发的风险
为了防止大容量特高压的直流输电导致的系统风险，可通过以下方法来着手：首先对直流落点进行优化，尽量选择单回通道的特高压直流规模，以减小由于大容量直流闭锁以后所造成的的潮流转移，以及有交流通道所引起的潮流和电压波动，将受端电网的多直流有效短路比控制在合理的范围内。如广东地区电网在2015年多直流有效短路比达到了2.6左右，预计未来五年内将有效短路比降到1.8。同时如果提高单回直流的规模，也能实现有效短路比的进一步降低，增加受端电压的稳定性[3]。
4. 大电网的仿真技术
传统仿真程序具有一定的局限性，无法满足交直流系统风险分析研究的要求，因此具有高精度模拟直流换相的电磁暂态仿真能够很好的解决这一问题。该仿真平台通过闭环连接控制保护装置，在保证了直流输电换相过程的真实性和控制保护动态的响应功能的同时，还能准确的显示出电网系统所有区间机群的功能稳定性，以满足实际的需求。同时近些年科研人员还在开发电磁-机电相结合的仿真平台，并初步应用于直流输电的故障分析工作当中。
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随着特高压电网规模不断的加大，电网交流直流之间的相互影响也在增加，使得多重故障的影响范围和拒不连锁效应增加，使得特高压电网的稳定性降低，因此又采用了基于输电设计阶段、运行阶段、反事故措施的仿真技术机制，通过对工程建设投运、系统软件升级、软件修改、保护逻辑优化等手段，有效的提高了特高压直流输电的稳定性[4]。
三、特高压直流输电的经济优势
与±600kV级及600kV以下超高压直流相比，特高压直流输电的主要技术和经济优势可归纳为以下六个方面：
（1）输送容量大。采用4000安培晶闸管阀，±800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是±500千伏、300万千瓦高压直流方式的2.1倍，是±600kV级、380万千瓦高压直流方式的1.7倍，能够充分发挥规模输电优势。
（2）送电距离长。采用±800kV直流输电技术使得超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到2500公里甚至更远，为西南大水电基地开发提供了输电保障。
（3）线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同的情况下，±800kV直流线路的电阻损耗是±500kV直流线路的39%，是±600kV级直流线路的60%，提高输电效率，节省运行费用。
（4）工程投资省。根据有关设计部门的计算，对于超长距离、超大容量输电需求，±800kV直流输电方案的单位输送容量综合造价约为±500kV直流输电方案的72%，节省工程投资效益显著。
（5）走廊利用率高。由于单回线路输送容量大，显著节省山谷、江河跨越点的有限资源。
（6）运行方式灵活。国家电网公司特高压直流输电拟采用400+400kV双十二脉动换流器串联的接线方案，运行方式灵活，系统可靠性大大提高。任何一个换流阀模块发生故障，系统仍能够保证75%额定功率的送出。
四、特高压交直流输电的优缺点对比
1.经济方面
（1）线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根，采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。
（2）年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。
2.技术方面
（1）不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制.还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。
（2）限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制’，将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。
结论
特高压直流输电是目前世界上解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。其具有输送灵活。损耗小、能够节约输电走廊、实现快速控制等优点。特高压输电技术复核电力工业发展规律和电网技术的发展方向，在我国具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]杨万，印永华，曾南超.锦苏特高压直流输电工程系统试验研究和实践[J].电网技术，2014（1）：16-21.
[2]郭贤珊，高理迎.特高压直流输电工程节能设计实践[J].电网技术，2011（2）：212-215.
[3]贾宁，孟庆辉，贾剑.岩溶区特高压直流输电线路勘测实践[J].电力勘测设计，2008（5）：5-8.
论文作者:武曹军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/12
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