柔性直流输电技术的现状与运用前景分析

方维声

摘 要 柔性直流输电系统作为新一代直流输电技术，代表着直流输电领域的发展和研究方向。在国家能源结构调整、区域能源互联发展、可再生能源有效整合中具有重要作用。本文分析了柔性直流输电技术的发展现状，重点阐述了柔性直流输电技术的动态无功支撑和故障自清除能力，并对未来柔性直流输电技术发展、运用前景进行了展望分析。

关键词 柔性直流输电技术;现状;运用前景

引言

随着我国电力行业的建设与发展，人们愈发重视柔性直流输电技术，并关注其对能源结构优化调整、区域互联发展、可再生能源整合利用的作用。柔性直流输电技术具有无功控制特性、多端输电特性、孤岛特性等多种应用优势，能够灵活运用于电力系统中，提升现代社会电力输送整体水平，促进电力系统的现代化、科技化發展。目前柔性直流输电技术的常见应用形式为：连通分散的小型发电厂、城市直流输配电网、海上风电场等。

1柔性直流输电技术的发展现状

柔性直流输电技术作为一种全新的直流输电技术，其核心是电压源型换流器，利用全控型电力元器件组成电压源型换流器，从而形成整个输电系统的核心。在现代社会中，柔性直流输电技术有较为明显的应用优势，具有滤波容量小、关断可控性、运行灵活、方便管理等多方面的特点。随着现代社会的发展与进步，人们对电力供应的整体水平提出了更高的要求，需要电能供应保持整体稳定、电能质量优良和较高的服务水平。此外，我国电网的输电需求不断扩大，这些都是现代社会发展对电能需求的体现[1]。从技术角度分析，柔性直流输电强化了电力电子元器件技术与电网的完美结合，提升了输电效率，是现阶段最为有效的输电方式，促进了我国电力系统输送技术的创新与发展。

2柔性直流输电技术的应用

2.1 柔性直流输电技术应用——连通分散的小型发电厂

近几年来，我国积极倡导发展清洁能源发电建设。但是，由于受到诸多外界因素干扰及客观条件限制，且能源站与主电网之间的距离较远、装机容量较小，无法保证供电的电能质量。以风电场多端柔性直流输电系统与风电场为例，在电力输送过程中，若仅依靠传统的电力输送技术，则会出现输送能力较低、无法满足大规模电力输送需求的情况。若选择交流互联技术，则会大大提高成本，且无法满足电力输送需求。因此，采用柔性直流输电与主电网进行连接，有效连通多个分散的小型发电厂，解决并网带来的问题，提高电能输送效率、质量及供电稳定性。

2.2 柔性直流输电技术应用——城市直流输配电网

对于一些人口密集，用电负荷需求高的城市而言，其内部空间资源匮乏。在空中架设输电线路走廊会受到一定的空间制约，传统的架空输配电线路已无法满足现代社会城市用电需求带来的大容量电力负荷要求，需要进一步增设电缆，才能提高输电能力。面对这种情况，可以引进柔性直流输电技术，采用柔性直流电缆，从而压缩电缆架设占用的空间，并且拓宽电缆输送容量，产出更多的有功功率，提高城市的整体输配电水平。在城市配电网改造过程中，也可以采取柔性直流输电来保证城市的供电稳定。且电缆敷设于地下电力管廊中，提高城市输配电系统的稳定性。

2.3 柔性直流输电技术应用——海上风电场

我国除了有辽阔的陆地资源，还有丰富的海上资源与海岛资源。在这些海岛内部，仍然使用传统的柴油或天然气发电，发电成本高，供电效果不佳，整体稳定性差，严重环境污染。这些传统的发电手段虽然能够为当地人们提供日常生活便利，但影响了海岛城市的整体发展，同时也不符合我国当前提倡的“节能减排”发展理念[2]。因此，柔性直流输电技术充分发挥其应用优势。以“ABB海上风电场柔性直流输电工程”为例，其结合海岛本身的特性，集中控制海岛风力发电机，进行电能并网处理，实现长距离输电目标，从而实现海岛电力能源的经济与环保效益。

2.4 动态无功支撑

柔性直流输电本身可以起到STATCOM的作用，稳定交流母线电压。STATCOM又称为静止同步补偿器，是目前世界上无功补偿领域最新的先进技术，是柔性输电技术中的重要组成部分。STATCOM并联于电网中，其作用就像是一个可控的无功电流源，使无功电流跟随负荷无功电流进行快速的变化，能够有效地对电网无功功率实现动态无功补偿。在暂态情况下，可利用动态无功补偿快速响应的特点，可有效地改善系统的电压稳定性，增强抵御电网大事故的能力。这个特点不仅可以有效缓解多直流落点地区无功不足的问题，还可以一定范围缓解城市中心区域大量的地下交流电缆以及空调负荷比例的日益增大造成的无功缺乏问题，为城市负荷中心提供必要的无功支撑，维持城市电网的安全稳定运行。

2.5 换流器故障自清除

在柔性直流输电系统中，单钳位型、双钳位型、全桥型这3种换流器拓扑结构均具有直流故障自清除能力，即具有快速清除故障和迅速恢复系统的能力。因此在柔性直流输电工程中不需要再配置直流断路器。在全桥子模块中，当直流侧发生故障时，换流器中的所有IGBT 均会迅速关断，而通常在IGBT关断之前，子模块中的电容存在放电过程。通过反极性操作将子模块的电容电压接入到故障电流的流通路径中，使得故障电流向电容快速充电且迅速消耗至零。

3柔性直流输电技术的运用前景

首先，关于柔性直流输电技术在城市电网增容及输电系统中的应用。现阶段，社会经济发展和人们日常生活的用电负荷需求不断提高，对供电的稳定性与可靠性的要求也不断增强。当下我国大部分区域内部的电网系统均是采用常规交流输配电技术，基于电网系统长期安全稳定运行分析，将柔性直流输电技术引入城市电网中，充分运用其中的VSC-HVDC技术，能够有效强化城市电网供电质量和可靠性。优化电网占用空间，降低城市电网的建设成本，是未来城市输配电技术发展的主要方向。其次，电力输送距离越来越远，电能容量也会越来越大。柔性直流输电技术能够以灵活、可控的优势逐渐取代传统输电模式，有效实现现代社会的输电目标。

4结束语

就柔性直流输电技术的发展现状及其运用前景而言，其灵活性与实用性，更加具有未来发展优势。结合其应用情况可以发现，更能够适应现代社会城市电网增容，直流供电方面的应用需求，也能够促进我国电网建设与发展，提高并网水平，实现远距离的电力输送，降低电力输送成本，提高电力系统的可控制能力，有效避免发生系统故障。

参考文献

[1] 韩炜炜.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].电子测试，2018，（1）：109-110.

[2] 包玉柱.柔性直流输电技术的应用现状与前景分析[J].化工管理，2016，（35）：251.