轻型直流高压输电在电力系统中的应用

曹晓凤

摘 要：高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接。轻型高压直流输电是在电压源流器以及双晶管基础上发展起来的，具有高效、轻型、可靠等优点，并且具有经济效益、环保效益等多种效益，在操作方面也十分灵活，能够大大的改善电能的质量，对电力企业的发展具有很重要的意义。本文就对轻型直流高压输电技术，并分析其在电力系统中的应用，同时提出轻型直流高压输电技术的应用前景。

关键词：轻型直流高压输电；电力系统；应用

第一条高压直流输电线路是在上世纪五十年代建成的，此后，由于这项技术具有功率大、效率高等优势，所以广泛的应用于海底电缆送电、远距离大功率输电等方面，逐渐成为电力系统中最为关键的输电环节。我国电力事业发展非常迅速，对能源的利用以及环境的破坏也越来越严重，面对环境污染以及能源短缺问题，我国加大了清洁能源的开发，如发展太阳能、风能等。轻型直流高压输电是一种灵活、经济、环保、高质量的输电技术，能够有效的解决能源以及环境问题，被广泛的应用与电力系统工程中，并取得良好的效果。

1 轻型直流高压输电概述

1.1 轻型直流高压输电基本原理

轻型直流输电在电压源流器、双晶管等全控型功率器件發展起来，在轻型直流输电的受端以及送端都采用电压源流器，并且两个换流器具有同样的结构。换流器的组成包括换流桥、直流电容器、换流电抗器、交流滤波器，由绝缘栅双极晶体管串联每一个桥臂。换流电抗器是电压源换流器与交流侧能量实施交换的纽带，也能起到一定的滤波效果。

1.2 轻型直流高压输电技术特点

轻型直流高压输电技术具有以下几个方面的特点，包括：

（1）电压源流器能够自动关断，能够在无源逆变方式下进行工作，不用额外设置换向电压。能够避免传统高压直流受到有源网络的影响，使得高压直流输电能够为远距离负荷送电。

（2）在电力系统正常运行中，电压源流器能够同时对有功或无功实施控制，在操作上非常灵活。

（3）轻型直流高压输电技术中由于电压源流器的交流侧电流便于控制，所以在操作过程中不会增加电力系统中的短路容量。

（4）高压直流输电与交流输电相比，在运行过程中只需要电阻损耗，不用担心磁感应损耗，这就能够有效的消除绝缘老化的问题，延长线路的使用寿命。

（5）利用轻型直流高压输电技术 ，单级需要1根架空线；双极需要2根架空线，比传统的输电线路的3根相比，在运行成本以及投资成本上具有很大的优势。

（6）轻型直流高压输电主要采用晶管换流器，能够对有功功率实施快速调节，使潮流翻转。

（7）轻型直流高压输电利用双极输电线路，如果一级发生故障，另一极还会正常的输送电力，能够有效的提升电网运行的可靠性。

2 轻型直流高压输电在电力系统中的应用

2.1 利用轻型高压直流向偏远地区输电

我国一些偏远地区与城镇电网距离较远，并且电网的负荷轻，用电负荷波动较大，再加上线路输送能力低以及偏远地区经济能力问题，传统的交流架空输电线路很难满足供电需求。轻型高压直流输电能够提高输电线路的功率，能够减少输电线路的维护工作，降低维护费用。

2.2 利用轻型高压直流能够进行城市供电网改造

随着我国城市化建设的深入，使得城市地上空间输电越来越受到限制，如果采用传统的交流架空线输电，不仅无法满足城市建设电力输送的需求，并且还会对城市的美观造成影响。所以在目前的城市电网建设中，一般都采用地下电缆输电的方式。轻型直流高压输电与传统的交流输电相比，输送的功率较高，并且占用的面积也较小。轻型直流高压输电为城市电网地下电缆输电提供了可能。根据可靠的试验数据可知，利用高压直流输电，要比传统的交流架空线输电提升一倍的功率。

2.3 轻型高压直流输电能够与新能源发电或大电网实施连接

随着我国能源以及环境问题的严重性，国家加大了新型能源的开发，并逐渐利用可再生能源进行发电。但是一些环境条件因素限制，利用可再生能源发电供电质量低，装机容量小，并且电网运行不够稳定。所以传统的交流架空线输电与这些新型能源发电对接上有很大的限制，在经济以及技术方面很难满足具体要求。轻型高压直流输电能够与这些可再生能源发电的主网实施互联，充分的利用可再生能源，对环境保护有很大意义。

2.4 能够用于海上供电

我国海上石油行业大力发展，补充着我国能源的空缺，但是海上平台与陆地上的电网是相对独立的，平时只能够通过天然气或者柴油进行发电，发电成本较高，并且供电的可靠性不高。另外，利用天然气或柴油发电，会产生大量的污染。利用轻型直流高压输电，能够有效的解决上述问题，不仅实现远距离供电，并且有效的降低了环境污染问题，在设计方面，直流换流站设计为无人值守，能够实现远程监控，在操作上也十分灵活。

2.5 轻型高压直流输电能够提高电网电能的质量

在传统的输电供电模式下，冲击性负荷以及非线性负荷对电网运行造成一定的影响，使电网中存在电压间断、谐波污染、电压凹陷、波形闪变、电压突起等质量问题。这些问题的存在，对现代化电力事业的发展造成很大的干扰，会造成电力安全系统失灵、远程控制受限等。利用轻型高压直流输电技术，能够提高对电网无功功率以及有功功率的控制能力，并能够提升电网输电质量，是目前进行电网改造与电力优化的主要措施。

为了提高轻型直流高压输电在电力系统中应用的有效性与可靠性，还需要不断的加大研究力度，加大对新材料以及新技术的应用，并且在日常运行的过程中，需要制定完善的管理制度，加大电网检修，确保电网运行的安全，促进电力事业进一步的发展。

轻型高压直流输电技术作为一种新型的直流输电技术，凭借其自身的技术特点已经被应用于很多领域中，并逐步显示出其优越性和经济价值。随着高新技术产业快速发展、可再生能源全面开发以及电力市场日益发展和完善，对高品质电能质量和电网运行的灵活性和可靠性要求进一步提高，开展对轻型直流输电技术的深入研究有着积极作用和深远的意义。随着国家新能源政策的贯彻和执行，地区电网互联的稳步实施与不断完善，轻型直流输电技术必将在我国拥有更广阔的发展空间和应用前景。

参考文献：

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[2]李杰、郭家虎、张焕伟、吴宏伟. "轻型直流输电在海上风力发电并网中的应用"[J] 分布式能源2011， 4：低压电器