摘要：柔性直流输电技术可以建设出灵活、坚强、高效的电网结构，是充分发挥可再生能源优势的有效途径，代表着直流输电领域的发展和研究方向，已在全世界得到了广泛的发展和应用。本文先介绍了柔性直流输电系统的构成，分析了柔性直流输电系统的优势，最后展望了其应用前景。
关键词：柔性直流；输电技术；发展
目前，日益严峻的环境与能源紧缺问题、城市人口迅速膨胀和城区合理规划迫切要求能够经济环保地实现孤岛供电、可再生能源联网，并提高现有输电走廊的电能输送能力。显然，传统的直流或交流输电技术无法很好地解决上述难题。随着电力电子技术的进步，柔性直流输电作为新一代直流输电技术，可使当前交直流输电技术面临的诸多问题迎刃而解，为输电方式变革和未来电网构建提供了崭新的解决方案。
1柔性直流输电技术的重要性
柔性直流输电技术是在传统直流输电技术上发展而来的一种顺应社会发展的新型技术。柔性直流输电技术的重要性主要表现在以下三个方面：1）能源紧缺和环境问题是当前全球面临的世界性难题。首先，随着城市居民用电和工业用电的不断增加，传统的直流输电技术已经难以满足人们的发展需求。另外，虽然国家通过太阳能、风能等自然资源在一定程度上缓解了能源的紧缺形势，但由于太阳能、风能等自然资源具有分散性、远离负荷中心以及小型化的特点，导致传统的直流输电技术根本满足不了需求。2）环境问题是当前世界各国面临的重大难题。传统交流输电技术或者直流输电技术的应用不仅需要以大量的能源消耗为基础，还忽视了对自然环境的有效保护，导致对环境的破坏程度不断加深。3）随着科学技术的不断进步，现代信息技术凭借其迅速性、丰富性以及大容量性的优势快速成为社会的主流趋势。因此，对传统直流输电技术的改造已经成为一种必然。作为输电技术的重要组成部分，柔性直流输电技术合理地将传统直流输电技术的优点和现代科学技术的先进性融合在一起，这对输电效率的提高具有重大意义。
2柔性直流输电技术的应用现状
对于大城市的电网增容和直流供电，柔性直流输电技术的应用可以减少对城市土地的占用，从而为城市的快速发展提供必要前提。针对海上平台供电，柔性直流输电技术的应用可以减少对能源的消耗，从而实现对能源的有效利用。但目前柔性直流输电技术仍然存在诸多问题，由于柔性直流输电技术本身受到器件工艺、工作水平以及柔性直流输电技术自身缺陷因素的限制，柔性直流输电技术的广泛应用依然是一个难题。因此，国家还应该不断加强对柔性直流输电技术的研究和应用。随着现代科学技术的快速发展，国家可以合理地将现代科学技术的优势融入到柔性直流输电技术中，从而达到利用科学技术的先进性弥补柔性直流输电技术缺陷的目的，最终为柔性直流输电技术的快速发展提供重要条件。
3柔性直流输电的主要概念及主要优势
3.1孤岛特性
常规高压直流输电技术需要受端电网为强电网，受端电网需要提供电压支撑方可保证输电稳定。常规直流建设初期，因本身交流电网容量较大，高压直流输电只是作为小部分补充，问题并不明显。近些年来，我国新能源建设蓬勃发展，大量西部的新能源需要通过直流线路输送到东部负荷中心，交流端容量不足够支撑大量直流线路输入的问题已逐渐明显。相比于常规直流输电，柔性直流输电技术采用全控型器件，在受端电网可表现为一个独立的交流电源，不仅对受端电网没有电压支撑要求，在交流网侧内部发生故障时，还可以提供低电压穿越能力。综合看来，柔性直流技术的这一特性可以广泛应用于孤岛供电及大规模新能源消纳。
3.2多端控制特性与配电网
常规直流输电因其需要受端电压支撑，多端控制相对较为复杂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以国内已经建成的直流项目均是采用点对点模式的长距离高压线路，将能源富集区的电力输送至负荷中心。但随着国内经济整体发展，多经济中心格局必然形成。单纯的点对点输送方式不能够构成多负荷中心及多能源输送中心互联的高压直流输电网络。且我国东西部距离较长，不同的地区的负荷曲线随着地点、季节都会发生较大的变化，而使用多端的灵活柔性直流输电技术可以构成在高电压等级上的交直流输电网络来平衡各地不同时间不同季节能源需求。
3.3MMC技术与谐波无功控制
柔性直流输电提出时，主要采用两电平或三电平技术构成换流器，但对于高压直流输电的需求一直促使着研究人员对于柔直换流器提出新的电气拓扑。2001年提出的MMC技术几乎从根本上解决了高压输电问题。串联的MMC子模块，因其可以采用多电平技术进行高精度的输出电压控制，相比于常规直流输电的滤波器需求，基于MMC技术的换流器几乎不需要滤波支路。这无疑提高了系统的整体稳定性，降低了成本。
电力系统中的70%的电能都被感应电机所消耗，同时也带来了大量的无功需求。对于配电网的大量无功需求，近年来电力电子器件的发展促进了以SVC、SVG为代表的静态无功补偿装置的迅速发展。但是相比于外置的无功补偿装置，基于柔性直流技术的换流器本身就可以提供无功补偿。相比外置的无功补偿设备，其响应速度，谐波控制，占地面积，经济造价都具有不可比拟的优势。
4柔性直流输电技术面临的问题及措施
4.1直流断路器
面向直流输电的断路器，因其本身并没有自然过零点，需要直流断路器将故障下的直流迅速分开。大电流下的触点分开，必然会造成拉弧，过压等问题。直流断路器的研究一直是业界研究热点。一定程度上说，也是直流断路器这一关键设备的缺失，造成了直流输电技术一直无法大规模运行。不过近些年，全球各大电气设备厂商也在直流断路器上投入人力物力展开研究。已有不少企业可以提供大容量直流断路器成套产品。
4.2多端多层次配电网的稳定控制
相比于以变压器和发电机为核心的网架结构，柔性直流输电网络的核心在于换流器控制。以保护和控制一体的直流输电控制系统为多耦合、强相关、非线性系统。系统整体的稳定性、可靠性及相关的控制保护配合在小电网系统并未显著体现出控制难度。但是随着直流联网与多端系统的发展，多个换流站之间的配合控制，既提高了系统整体可控的能力，也增大了系统连锁，整体震荡的风险。相比于交流系统，其故障影响、黑启动技术、区域间连锁控制，均需要重点分析与设计。
结语
综上所述，柔性直流输电技术对于提高输电效率和应对全球环境问题、能源紧缺形势具有重要意义。随着人们对柔性直流输电技术的重视程度越来越高，柔性直流输电技术已经成为海上风电的并网方法。因此，国家应增加对柔性直流输电技术的研究投资，从而快速推进柔性直流输电技术理论研究的进程，进而为电力行业的快速发展奠定良好的基础。
参考文献
[1]蒋冠前,李志勇,杨慧霞,杨静.柔性直流输电系统拓扑结构研究综述[J].电力系统保护与控制,2015,43(15):145-153.
[2]马为民,吴方劼,杨一鸣,张涛.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术,2014,40(08):2429-2439.
作者简介
唐强（1987.9-），男，湖南永州人，华中科技大学硕士，工程师，单位：云南电网有限责任公司昆明供电局，研究方向：继电保护、二次回路、电网自动化。
论文作者:唐强,孙西,甘龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/7
标签：柔性论文; 技术论文; 电网论文; 断路器论文; 系统论文; 能源论文; 传统论文; 《电力设备》2019年第13期论文;