摘要：文章介绍了柔性直流输电工程国内外应用领域及应用现状，对柔性直流输电在相关工程技术领域、工程应用情况等进行了总结和分析，分析了柔性直流输电工程发展的前景，进而说明了其对未来电网模式发展是一种必然趋势。
关键词：柔性直流输电；优势；工程应用
1 概述
柔性直流输电技术概念于20世纪80年代提出，特别是在伴随着包括电力电子技术、自动控制技术以及计算机微处理技术等多方面的发展，经过三十多年的发展进化，柔性直流输电技术在当前形势下，演变发展以来产生的诸多关键性问题逐渐得到一一解决，此技术（柔性直流输电技术）在HVDC以及HVAC系统中得到了越来越多的相关人员及专业的重视。
2 柔性直流输电技术的特点及发展现状分析
柔性直流输电技术是以电压源型换流器为核心的新一代直流输电技术。其主要特点为采用全控型电力电子器件构成的电压源型换流器，国际权威电力学术组织CIGRE和IEEE称之为电压源型换流器直流输电。由于柔性直流输电技术具有关断可控、滤波容量小、占地面积小、便于模块化等优点，ABB公司及SIEMENS公司称之为轻型直流输电或新型直流输电。
随着全控型电力电子器件技术的应用与发展，柔性直流输电技术打破常规直流输电技术的诸多瓶颈，具有向远距离、孤立、无源电网供电，快速独立控制有功与无功功率，潮流反转方便快捷，运行方式变换灵活等优点，凸显其在大功率、远距离输电应用中的可控性和灵活性。随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，电网工程送电距离和输送容量不断增大，全社会对电能质量和电网安全稳定性的要求也不断提高，伴随着电力电子器件技术的不断发展，柔性直流输电技术在世界范围内发挥越来越重要的作用。迄今为止，世界上已经有近百条常规直流输电工程和30余条柔性直流输电工程投入运行。
3 柔性直流输技术的应用领域分析
柔性直流输电技术克服了常规直流输电技术的固有缺陷，使得直流输电的应用范围得到很大扩展，其主要应用领域如下：
3.1 连接分散的小型发电厂
受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量不高并且远离主网，如中小型水电厂、风电场（含海上风电场）、潮汐电站、太阳能电站等，由于交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，利用柔性直流输电与主网实现互联有利于克服清洁能源并网带来的一系列问题，提高电能质量和系统稳定性。
3.2 异步联网
实现不同频率或相同频率的交流系统间的非同步运行。
3.3 构筑城市直流输配电网
由于大中城市的空中输电走廊已没有发展余地，原有架空配电网络已不能满足电力增容的要求，合理的方法是采用电缆输电。而直流电缆不仅比交流电缆占有空间小，而且能输送更多的有功功率，因此采用柔性直流输电向城市中心区域供电可能成为未来城市增容的最佳途径。
3.4 海上供电
远离陆地电网海岛或海上石油钻井平台等负荷，通常靠价格昂贵的柴油或天然气来发电，不但发电成本高、供电可靠性难以保证，而且破坏环境，用柔性直流输电以后，这些问题得以解决，同时还可将多余电能（如用石油钻井产生的天然气发电）反送给系统。
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3.5 提高配电网电能质量
柔性直流输电系统可以独立快速控制有功和无功，且能够保持交流系统的电压基本不变，使系统的电压和电流较容易地满足电能质量的相关标准，是未来改善配网电能质量的有效措施。
4 柔性直流输电技术的在国内外的发展现状
随着风电等间歇式可再生能源在电网中比重的加大，其随机性、间歇性和不可控性等特点对电网的安全可靠运行带来巨大挑战。柔性直流输电可以极大地提升风电场并网的安全性和可靠性，是国际上公认的最具有技术优势的风电场并网手段，特别是对于远距离的海上风电场来说，使用柔性直流输电并网是目前唯一可选的有效方案。另外，柔性直流输电技术在孤岛及海上平台供电、大型城市供电、多端直流组网、电力市场交易等领域也都有显著的技术优势。随着电网未来继续朝着智能化、节约化、环保化发展，柔性直流输电技术必将成为未来电力领域的一个重要发展方向，具有极其广阔的市场应用前景。
随着油碳等不可再生资源的日益减少，水电、风电等可再生的能源在电网中的比重的日益加大，但是新型能源的间歇性、不可控性和随机性等特点对电网的要求也越来越高，安全并且可靠的运行难度越来越大。柔性直流输电的技术可以很大地增加风电场并主电网的安全及可靠性，也是国际上十分认可的具有强大技术优势的风电场的并网技术，尤其是海上风电场，其一般距离较远，因而使用柔性直流输电的技术并主电网也是唯一行之有效的方法。而且该技术在电力交易市场、孤岛、多端直流组网、大型城市的供电、海上平台的供电等领域也具有明显的技术优势。电网的未来毫无疑问将朝着环保化、智能化、节约化的发展，柔性直流输电的技术终将会是电力领域的一个具有深远意义的方向，而且拥有广阔的市场前景。20世纪末世界上建成了第一条投入试运营的柔性直流输电工程，截止到现在投入运营的线路已经达到了11条。大部分应用于电力交易、风力发电、海上钻井平台、电网互联等领域。而世界范围将越来越广泛的应用可再生能源，需求量也越来越大，目前就已达到了1000兆瓦量。
5 柔性直流输电技术的前景
直流风电场并入主网工程已经开始进行设计，而两百万千瓦级别柔性直流输电的概念已经提出。现在欧洲不少国家都已在规划或者建设了大量的海上风电场，其容量都非常的大，并且有一部分使用这一新技术进行了系统的接入。我国开展相关的输电技术的研究的时间较晚，而且在初期阶段进行的是理论性的研究。2006年5月，国家电网专门组织编制相关技术研究框架，开启了我国在该技术领域的全面的研究。根据我国已制定的规划，将在新疆哈密、山东吉林、甘肃酒泉、内蒙古西部、内蒙古东部、河北、江苏等地建设8个1000万千瓦级别的风电场。
据了解，到2015年，保守估计世界范围内柔性直流输电工程的市场规模将达到千亿元以上。随着新能源的快速发展，我国对柔性直流输电技术也呈现出强劲的市场需求。我国未来五年的市场规模将在400亿元左右。
在2020年前，仅风电发电方面我国就计划兴建6个百万千瓦级的超大型风电场。柔性直流输电是国际公认的最具有技术优势的风电场并网方案，也是海上风电并网的唯一方式，可以大幅改善大规模风电场并网的性能，对于大容量风电场的可靠并网、保障新能源发电的迅速发展，都具有重要的意义。
此外，对于大型城市供电、城市配电、岛屿和钻井平台供电等应用领域，柔性直流输电技术也有很好的应用前景。
6 结语
综上所述，柔性直流输电技术具有可控性较好、运行方式灵活、适用场合多等显著优点，柔性直流输电技术可应用于连接分散的小型发电厂、不同额定频率或者相同频率的交流系统间的非同步运行、构建城市直流输配电网、向偏远地区供、海上供电、提高配电网电能质量和电力市场模式下的应用等方面，随着电力电子技术的发展，柔性直流输电技术将会更广泛的应用于新能源并网、城市电网等方面。
参考文献
[1]魏晓光.电压源换流器高压直流输电控制策略及其在风电场并网中的应用研究[D].北京：中国电力科学研究院.2007.
[2]刘隽，何维国，包海龙.柔性直流输电技术及其应用前景研究[J].供用电.2008，25（2）：6～9.
论文作者:胡宗贤,赵帅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：柔性论文; 技术论文; 电网论文; 风电场论文; 电力论文; 海上论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第10期论文;