柔性直流输电——为可再生能源并网创造条件——柔性直流输电试点工程发展纪实

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以太阳能、风能、地热能为代表的可再生能源，正被人类广泛利用。要充分利用可再生能源，提高其供电效率，需要合适的并网与输电方式。

　　“采用柔性直流输电，不仅能够灵活解决各类清洁能源的并网问题，还能使偏远、无源负荷地区输电和城市用电扩容更经济。”上海电力技术与管理学院副院长何维国接受采访时说。

　　技术：从容破解输电“痼疾”

　　什么是柔性直流输电？中国电力科学研究院专家给出一个通俗的解释：它是改造现有交流输电系统的一种方式，本质上是为了使现有的交流输电系统得到更有效利用。为了提高输电系统利用率，科研人员在现有的输电系统中加入一些控制和补偿设备，来提高交流输电系统的输送功率和稳定性。

　　“柔性直流输电技术就像在输送线路中增加了一个背靠背的‘等效电容’，就像在川流不息的江河上建造一个水库，既能接收上游河道的来水，又可以很从容地控制下游水的流量。”专家形象地解释说。

　　这种以电压源换流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新一代直流输电技术，对平衡电网无功、控制潮流、抑制冲击、稳定电网和提高电网传输能力等具有重要作用。

　　“掌握了柔性直流输电技术，就能从容应对电网系统中的盲点和痼疾，使各类新能源大规模接入电网变得简单易行，海上、孤岛等偏远地区和城市供电将会变得更加灵活、经济和环保。”上海市电力公司相关人士说。

　　柔性直流输电技术灵活、经济和环保的特性，主要体现在三个方面：一是该技术设计容量从几千千瓦到几十万千瓦，可向无源网络供电，特别适合偏远的城镇、村庄、孤岛或海上钻井平台供电；二是由于柔性直流输电一般采用地下或海底电缆，对周围环境的影响很小，占地面积仅为同等容量下传统直流电站的20%；三是能很好解决特大城市电网存在的结构薄弱、短路电流偏大、动态无功补偿不足等问题，控制灵活方便。

　　研发：向工程化应用迈进

　　1997年，世界上首个柔性直流输电工程投入工业试验运行，至今已有13项柔性直流输电工程投入商业运行，最高输电容量40万千瓦，电压±200千伏，主要应用于风力发电、电力交易、电网互联、海上钻井平台供电和城市供电等领域，全部位于国外。

　　为建设坚强智能电网，打破国外技术垄断，2006年5月，国家电网公司确定了《柔性直流输电系统关键技术研究框架》，由此拉开我国在柔性直流输电关键技术领域研究的序幕。

　　2008年，公司正式启动“柔性直流输电关键技术研究及示范工程”重大科技项目。该项目由上海市电力公司作为项目牵头单位，中国电科院负责关键技术研究，北京网联直流工程公司和国网电力科学研究院作为协作单位共同参与，分科研与示范工程两个阶段实施。其中，科研阶段主要进行柔性直流输电十大关键技术研究、试验样机研制及示范工程前期研究。

　　2009年，公司又将柔性直流输电技术列入“坚强智能电网研究体系”，使之成为建设坚强智能电网的关键攻关技术之一。2010年4月底，我国首个模块化多电平结构柔性直流输电低压样机试验圆满完成；5月27日，模块化多电平柔性直流输电换流站控制性能测试顺利完成，标志着我国基本掌握了柔性直流输电核心技术，向柔性直流输电技术工程化应用迈出坚实的一步。

　　上海南汇风电场并网工程是我国柔性直流输电技术工程化应用的示范工程，也是我国自行组织建设的第一项柔性直流输电工程。该工程将并列运行的两条交流线路中的一条改造为柔性直流线路，采用全线地埋式电缆传输。其系统研究、成套设计和工程设计完全由国内单位承担，工程施工、安装和调试等全部立足国内，主要设备将实现100%国产化。

　　该项示范工程将为我国电网互联、新能源并网、孤岛供电、城市电网供电等应用研究提供有力的技术支撑和相关运行经验。南汇风电场并网工程将成为我国柔性直流输电技术研究和工程化应用的奠基石。

　　前景：市场广阔更具优势

　　坚强智能电网离不开坚强的技术支撑。随着陆上矿石资源的日渐枯竭和环境污染的日益恶化，我国将逐渐加大对绿色可再生能源及海底石油能源的开发利用，并着手解决海岛供电以及特大城市大负荷供电等难题。柔性直流输电技术在上述领域无疑更具竞争力。

　　风电场并网。风电是典型的间歇性电源，柔性直流输电将是解决其并网问题必不可少的技术手段。当交流系统发生短路时，柔性直流输电系统能有效隔离故障，保证风电场的稳定运行，并在系统出现严重故障情况下，风电场可通过柔性直流输电系统为电网提供“黑启动”能力。

　　大城市电网供电。柔性直流输电技术应用于大城市电网供电的优越性在于：可以快速控制有功功率和无功功率，解决电压闪变问题，改善供电的电能质量；可以在无电磁干扰及不影响城市市容的情况下，完成城市电网的增容改造，并满足城市中心负荷需求和环保节能要求；可灵活控制交流侧电流来控制电网的短路容量；能够提供系统阻尼，提高系统稳定性，并在严重故障时提供“黑启动”能力。

　　目前，空调的大量应用和负荷的快速增长，使城市电网越来越依赖市中心的动态电压支撑。另一方面，从外地输入大量电力到北京、上海等特大城市的趋势不可逆转。例如，北京市大约三分之二的电力由外地提供。这种情况给电网安全稳定运行带来的压力越来越大。掌握并应用柔性直流输电技术，将使上述问题迎刃而解。

　　孤岛及海上钻井平台供电。采用柔性直流输电技术向孤岛和海上钻井平台供电的好处包括：可用于无源电网；可采用海底电缆输电，利用陆上资源为孤岛或海上平台供电；柔性直流输电换流站自身可为系统提供无功补偿，无需另装无功补偿装置，占地面积小等。

　　我国是世界上海岛最多的国家之一，有常住人口的海岛433个，常住人口逾450万，绝大部分海岛没有与大电网并网。目前，海岛用电往往存在负荷小、波动大、能源结构不合理等问题，致使各海岛电价过高，电力供应亦不可靠。海上钻井平台通常采用独立的燃气轮机或柴油机组发电，效率最高只有20%～25%，且伴有高能燃料消耗及二氧化碳排放。

　　柔性直流输电技术应用于海岛和海上钻井平台，将使用电更加经济、环保，有效提高能效，使之成为坚强智能电网的一部分。

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通过柔性输电，可以使各种新能源源源不断输入电网，并网的可靠性也大大提高