高压直流输电技术现状及发展前景

黄成康

摘 要：随国内外高压直流输电技术的不断发展，直流输电设备的制造水平也不断提高，为持续推动我国输电工程建设发展，本文对主要高压直流的最新技术应用及发展前景进行了总结，通过对高压直流运行方式的总结，指出未来技术的发展前景，结合当下输电工程建设中的应用，对直流输电技术中的尖端技术进行解析，重点分析了各类高压直流输电技术在工程建设中应用的利弊。

关键词：高压直流输电技术；远距离输电；西电东送；大电网互联

东部经济的快速发展中，电力工程也成为了经济发展的支出的重要因素之一，“西电东输”工程就成为了我国电力系统的重要建设工程之一。长距离、大容量输电过程中，高压直流输电有着可控性、稳定性、工程成本低的优势。近年来我国多项大中型输电工程已成功使用此项输电技术取得了显著的成果，高压输电技术在实现电力市场经济中也有这多项交流电所不能替代的优势，在实现大电网互联中有着至关重要的作用。

1.技术现状

高压直流输电技术目前主要应用于长距离输电，如：架空输电、海底电缆输电、电网互联等方面。高压输电技术目前在世界各国应用范围广泛，尤其是经济比较发达的西欧等地区，2009年开始建设的全世界最长的高压输电线路，贯通巴西西北及圣保罗地区，此工程全长2500公里，工程历时3年，在2012年底竣工，创造了高压输电工程建设之最。

改革开放以来，随着经济的奔涌式发展，我国电力运输也进入了高速发展时期。1988年建成的浙江穿山半岛至舟山半岛的电缆送电实验工程、1990年投入使用的湖北葛洲坝至上海葛南坝双极直流输电站线工程，葛南双极直流输电线路的建成标志着我国电力工程进入了直交流混合输电时代，也标志着我国第一条长距离大容量的高压直流电路的落成。

2001年我国广西天生桥至广东天广的全国第二条长距离大容量高压直流输电线路全面竣工，输送距离960Km，额定容量1800MW。随我国东部地区经济不断发展，相对滞后的电力工程制约了其发展，未解决这一问题，相关部门决定兴建2条高压直流输电线路，西电东运，来保障华东地区的用电供给，一条为三峡左岸至江苏常州，另一条为三峡右岸至上海三沪，全长分别为970Km和1075Km。此工程已在2006年底全面投入使用，截止目前已累计约有8400MW通过这项工程完成了西电东送，有效的缓解了东部用电紧张的局面，为东部经济繁荣的景象锦上添花。2000年到2005年，广东累积使用外来电量约10GW，其中约有780MW是通过天广双极直流输电线路、湖北荆州至广东惠州线路、贵州安顺至广东肇庆线路3条线路而来的，约占广东外来用电总量的78%，标志着我国高压直流输电技术已进入了技术成熟时代。

2005 年 7 月我国第一个大区联网的直流背靠背换流站工程灵宝背靠背直流换流站正式投入运行， 该项目的直流电流为 3kA， 传 输 容 量 为 360MW， 华中侧的交流电压为220Kv，， 西北侧的交流电压为 330Kv。该换流站是我国第一个自主设计、 自主建设的直流工程。在建设过程中， 采用的也是利用国外先进技术的国产设备， 包括换流变压器、 换流阀、 直流平波电抗器、 直流控制保护设备等。并且， 该项目于 2009 年 12 月完成了扩建工程， 使该工程成为目前世界上通流能力最大的直流工程。扩建完成后， 灵宝背靠背直流换流站成为了世界上第一个额定电流为 4500 安的直流工程，新增换流容量 75W千瓦， 使总换流能力达到原来的 3 倍多，进一步扩大了“西电东送”规模，增强了西北电网与华中电网的联网能力。

2005年投入使用的灵宝背靠背直流换流站是我国第一个自主设计、自主建设的大区联网的直流背靠背换流站工程，正式投入使用后，传输容量可达360MW，华中侧、西北侧交流电压分别达到220Kv和330KV。值得一提的是此项目中所使用的变压器、换流阀等保护设备也是我国科研人员利用国际先进技术自主研发、自主生产的。此项目的建成有效的增大了“西电东送”的电容量，增强了华中与西北地区的互联能力。

2.发展前景

通过高压直流输电技术的不断发展，其在远距离输电方面的可控性、稳定性、建设成本等多方面具有显著优势。由于这些特性，据相关部门规划，到2020年，规划输电工程达22项，总容量预估70GW，计划建设多条远距离高压直流输电工程。

2.1远距离传输中的应用

电子技术的不断发展，为各个行业都带来的新的机会，高压输电也不例外。随着换流器器的价格不断降低，高压直流输电工程的成本也不断降低，加上其独有的稳定、可控等性能优势，就成为了远距离输电的首要选择。目前，高压直流远距离输电技术已在世界各地广泛应用，随其成本不断的降低，其优势进一步扩大，在全世界电力运输的比重也将愈加增大。

2.2大电网互联中的应用

高压直流输电在海底远距离传输中的具有无可替代的位置，独有的大电网互联可以有效的提高供电的可靠性、节约投资、提高运行效益。鉴于高压直流输电技术在远距离供电中的显著优势，世界各国势必会不断增加高压直流输电工程，减少电网间的相互影响作用、短路容量，保持电网稳定性。

2.3应用范围扩大

城市化进程的不断加剧，城市中心供电越来越集中化、狭窄化，供电压力不断增大，地下电缆输电就成了城市中心供电日后发展的主要方向，城市人口的不断聚集导致城市供电电容日益增大，供电网的短路容量也势必会增大，电网的故障率也会大大增加，采用直流输电可以有效的避免电容电流的产生，因其因其良好的功率控制性能，大大避免了短路容量的产生，保障了城市电网的安全性。直流大电网供电，可以发挥其集中供电，保障发电时的环保、优质、高效、廉价等电力特点。而小规模交流电发电厂，一般都是采用火力发电来进行的，成本高、能量消耗大、污染重，经济效益差。与此相比，大电网高压直流输电的无论从经济效益还是环境保护层面都更具有优势，并可为日益显著的城市化贡献自己的力量。

2.4市场化运作优势

顺应经济市场变化，送要求电力输送安全、可靠、经济，而要做到电力的可靠性，就必须要保证能够实现系统潮流的控制，电力在电网中自由传输。要实现能够灵活的控制电网电流传输，高压直流电与交流电相比有着独特的优势，高压直流点可以不受交流电网两端的影响，可以严格按照电力输送计划实时监控，可以有效的避免环流、潮流绕行等现象，提高电力市场的管理效率。

我国国土面积，幅员辽阔，资源优化配置中重要的一环就是西电东送。能够实现西电东送，高压直流在远距离输电中发挥了不可替代的作用。随着全国大电网互联工程的不断推进，电力市场的进一步开放，高压直流输电在电力市场化的舞台上将担当越来越重要的角色，随输变新材料的出现，直流输电设备成本的降低，高压直流的输电优势愈加明显，更加确定了其在世界输电市场中的竞争力。

结束语：

高压直流输电技术的不断发展，为实现“西电东输”工程提供了有力的技术支持，灵宝背靠背直流换流站、葛南坝等高压直流输电工程有效的缓解了东部用电压力。高压直流电独特的技术优势，在未来长距离送电、海底输电、大电网互联、电力市场化的应用中重要地位不可替代。

参考文献：

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