摘要：随着我国社会经济快速发展，我国的科技水平取得了巨大的成就。能源作为保障社会发展的重要资源对社会成就发展与长治久安有着十分重要的意义。柔性直流输电技术在大量的工程经验的积累下得到了快速发展。就我国当前来说该技术仍处于基础阶段。任需要大量的工程验证加以保障与发展。本文就当前我国的柔性直流输电技术展开分析，并就相关问题进行探讨。
关键词：柔性直流输电；交直流联网；分布式电源；城市电网；
随着科学技术的不断进步，柔性直流技术已经得到了快速的发展。就其应用程度来说，世界范围内32项已投运或在建的柔性直流输电工程中，9项工程应用于风电场并网，3项应用于城市中心供电，5项应用于电力市场交易，3项应用于异步电网互联，4项应用于电能质量优化，3项应用于海上平台供电，1项应用于海岛联网。柔性直流输电在我国的发展前景也将主要围绕这几个方面展开。
1替代传统直流的大规模送电和交直流联网
我国西部能源多负荷少，全国90%水电集中在西部地区；而东部能源少负荷多，仅东部7省的电力消费占到全国的40%以上。能源资源和电力负荷分布的严重不均衡，决定了大容量、远距离输电的必要性，这也是目前特高压直流输电工程在我国大量布局的重要原因。但是传统直流对接入电网的短路容量有一定的要求，而且需要大量的无功补偿设备。随着越来越多的特高压直流线路接入电网，许多传统直流固有的问题越来越难处理，新的问题开始显现，如换相失败问题，多条直流溃入同一交流电网的相互影响问题等等。
柔性直流输电理论上不存在这些传统直流的固有问题，对接入的交流电网没有特殊要求，可以方便地进行各种形式的交直流联网，而产生的影响却微乎其微。目前柔性直流的输送容量主要受到电压源型换流器件容量、直流电缆耐受电压及子模块串联数量的限制，而且由于目前没有适用于大电流开断的直流断路器，柔性直流工程直流侧故障自清除能力较差，因此一旦发生直流侧短路故障，就必须切除交流断路器，闭锁整个直流系统，整个故障恢复周期较长，因此不宜采用架空线输电而更适合电缆送电。
柔性直流输电未来向大容量长距离方向发展必须突破的技术障碍包括：①电压源型换流器件材料有发生本质改变，如利用SiC取代SiO2作为半导体器件的核心元件，相应的其封装材料的耐热和绝缘也需要大幅改进，进而突破器件的容量限制。②大电流直流断路器的开发和应用。目前直流断路器还处于研究阶段，有不同的技术路线，其中一种是利用控制电力电子器件对电流进行分流转移，并通过避雷器吸收能量，其结构和体积与一个相同容量的换流阀相当，而其开断电流的大小同样与电力电子器件容量和避雷器容量的限制。在可以预见的将来，一旦这些技术障碍得以突破，柔性直流输电将能够替代传统直流承担起大容量、远距离送电的任务。
2便于实现可再生能源等分布式电源并网
分布式电源指的是接入35kV及以下电压等级的小型电源，包括微型燃气轮机、小型风力发电机、燃料电池或光伏电池和其他储能设备等，而可再生能源是典型的分布式电源。这些电源的特点是单台机组容量小，受风、光等气候影响大，具有波动性和间歇性的特点，可以就地接入或通过阵列式布局达到一定规模再接入电网。随着新型发电及可再生能源技术的发展，分布式发电的重要性也日趋明显，对于减少环境污染、提高能源利用率具有重要意义，同时也能一定程度上满足负荷增长需求[7]。可再生能源等分布式发电的特点决定了其电压支承能力弱，对系统运行和电能质量等带来不利影响[17-19]。柔性直流输电对有功和无功可独立进行控制，本身具备STATCOM的功能，对于由风电场输出功率波动而导致的的电压波动能够起到很好的缓解作用，改善电能质量。而且电压源型换流器不存在换相过程，不需要接入系统提供强大无功支撑，不用专门配置无功补偿装置。柔性直流输电的这些特点对分布式发电并网给出了可行的解决方案。
3用于大城市电网增容与直流供电
随着我国社会经济的高速发展，城市电网的负荷持续增长、对电能质量的要求也不断提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以交流输电为主的城市电网面临越来越大的困难和挑战，例如城市电网电能输送通道资源越来越紧张；用电负荷和供电容量增加带来的短路电流超标问题；土地资源有限站址的选择也越来越难；环境保护的客观要求等等，这些因素极大地制约了特大型城市的进一步发展。柔性直流输电技术产生的谐波含量少，可以快速地对功率进行控制，稳定电压，有效地改善供电的电能质量；采用埋地式直流电缆，不需要占用输电走廊，既能达到城市电网增容的目标，又不影响城市市容；柔性直流输电换流站占地少，能一定程度上节约土地资源；可灵活控制交流侧的电流，进而达到对系统短路容量的控制。这些柔性直流输电的特点决定了其在大城市电网增容扩建中大有用武之地。
4用于向弱系统或孤岛供电
我国幅员辽阔，很多偏远地区供电存在困难，由于这些地区本身系统弱，距离大电网远，难以并网，也不能提供足够的无功支撑。如果采用交流输电，电压跌落将非常严重。而采用柔性直流输电，不需外加换相电压，可以工作在无源逆变方式，其受端系统甚至可以是无源网络，非常适合这种情况，为解决偏远地区的供电问题提供了新的方案。不过向偏远地区送电很多情况下可能无法敷设电缆，采用这种方式还是有待于进一步解决架空线路用于柔性直流输电所面临的供电可靠性问题。另一方面，我国拥有广阔的海岸线和大量拥有常驻人口的海岛，对海上风电的开发也是未来的发展方向。这些特殊的地区电负荷偏小、电压波动大，也是典型的弱系统和孤岛。目前绝大部分海岛及海上钻井平台采用独立的供电体系，燃料利用率偏低，环境污染严重[20]。对于海岛送电来说，采用架空线路不太现实，采用交流电缆电容效应显著，损耗太大，因此采用柔性直流输电技术通过直流海缆进行海岛供电可以说是必然的选择。同时柔性直流输电换流站占地面积小，在面积不足的海岛或钻井平台上建设非常有优势。
5结论
1）柔性直流输电除了具备传统直流输电固有的优点以外，还具有4象限运行、对交流系统要求低、可向无源网络供电，以及占地面积小等优势，因此在一些特定的场合，如长距离的跨海电缆送电、拥挤的城市供电、远距离向弱交流系统供电等得到比较多的应用。同时由于它在功率反向时改变电流方向而电压极性不变，因此对于未来可能建设的直流电网是一种很好的解决方案。
2）但目前受到电压源型换流器件的工艺及参数水平、工作机制，以及线路故障后的恢复慢等限制，柔性直流输电仍然有许多局限性，如控制系统要求高、输送容量小、损耗大、造价高、输电距离短等等，因此还不能很好地应用于高电压、大容量、长距离送电，但这必将是柔性直流输电的一个重要发展方向。
3）未来随着电力电子器件、计算机控制等技术的不断发展，柔性直流输电的输送容量、电压等级将不断提高，而系统损耗和成本将逐渐下降，加上我国能源战略和能源结构的有序调整和完善，以及国内外工程运行经验的不断积累，柔性直流输电将会在更多领域得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]徐政，陈海荣.电压源换流器型直流输点技术综述[J].高电压技术，2007，33（1）：1-10.
[2]汤广福.基于电压源换流器的高压直流输电技术[M].北京：中国电力出版社，2010：72-76.
[3]徐政.柔性直流输电系统[M].北京：机械工业出版社，2012：7-9.
[4]文俊，张一工，韩民晓，等.轻型直流输电—一种新一代的HVDC技术[J].电网技术，2003，27（1）：47-51.
[5]徐政，唐庚，黄弘扬，等.消解多直流馈入问题的两种新技术[J].南方电网技术，2013，7（1）：6-14.
[6]唐庚，徐政，薛英林，等.基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电控制系统设计[J].高电压技术，2013，39（11）：2773-2782.
[7]管敏渊，徐政，潘武略，等.电网故障时模块化多电平换流器型高压直流输电系统的分析与控制[J].高电压技术，2013，39（5）：1238-1245.
论文作者:陈颖霞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：柔性论文; 电网论文; 电压论文; 技术论文; 海岛论文; 容量论文; 应用于论文; 《基层建设》2018年第28期论文;