柔性直流輸電技術(shù)（新一代直流輸電技術(shù)）
次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20
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柔性直流輸電技術(shù)
新一代直流輸電技術(shù)
基于電壓源換流器的高壓直流輸電（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current Transmission，VSC-HVDC）技術(shù)由加拿大McGill大學(xué)的Boon-Teck Ooi等人于1990年提出，是一種以電壓源換流器、自關(guān)斷器件和脈寬調制（PWM）技術(shù)為基礎的新型輸電技術(shù)，該輸電技術(shù)具有可向無(wú)源網(wǎng)絡(luò )供電、不會(huì )出現換相失敗、換流站間無(wú)需通信以及易于構成多端直流系統等優(yōu)點(diǎn)。柔性直流輸電作為新一代直流輸電技術(shù)，其在結構上與高壓直流輸電類(lèi)似，仍是由換流站和直流輸電線(xiàn)路(通常為直流電纜)構成。
基本信息
| 中文名 | 柔性直流輸電技術(shù) |
| 外文名 | VSC-HVDC |
| 領(lǐng)域 | 工程技術(shù) |
| ABB | HVDC Light |
| Siemens | HVDC PLUS |
| 學(xué)科 | 電力工程 |
收起
簡(jiǎn)介
柔性直流輸電系統中兩端的換流站都是利用柔性直流輸電，由換流器和換流變壓設備，換流電抗設備等進(jìn)行組成。其中最為關(guān)鍵的核心部位就是 VSC ，而它則是由整流橋和直流電容器共同組成的。系統中，綜合考慮它的主電路的拓撲結構及開(kāi)關(guān)器件的類(lèi)型，能夠采用正弦脈寬調制技術(shù)，將此類(lèi)技術(shù)在調制參考波與三角載波進(jìn)行數據的對比，在后者數據相對較小的情況下，就會(huì )發(fā)生觸發(fā)下橋臂開(kāi)關(guān)導通并關(guān)斷下橋臂。這主要是由于浮動(dòng)數值和相位都可以利用脈寬調制技術(shù)來(lái)進(jìn)行智能化調解。因此，VSC交流流輸出電壓基頻分量的幅值及相位也可通過(guò)脈寬進(jìn)行調節。
柔性直流原理
柔性直流輸電系統換流器穩態(tài)運行相量圖
通過(guò)調節換流器出口電壓的幅值和與系統電壓之間的功角差，可以獨立地控制輸出的有功功率和無(wú)功功率。這樣，通過(guò)對兩端換流站的控制，就可以實(shí)現兩個(gè)交流網(wǎng)絡(luò )之間有功功率的相互傳送，同時(shí)兩端換流站還可以獨立調節各自所吸收或發(fā)出的無(wú)功功率，從而對所聯(lián)的交流系統給予無(wú)功支撐。
戰略意義
柔性直流輸電是構建智能電網(wǎng)的重要裝備，與傳統方式相比，柔性直流輸電在孤島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統互聯(lián)、大規模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強的技術(shù)優(yōu)勢，是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰略選擇。
柔性直流輸電還將面臨如何實(shí)現高電壓、大功率、架空線(xiàn)使用、混合結構直流輸電等方面的挑戰。將通過(guò)進(jìn)一步的研究和試點(diǎn)，使該技術(shù)在大規模風(fēng)電場(chǎng)接入系統、實(shí)現區域聯(lián)網(wǎng)提高供電可靠性、緩解負荷密集地區電網(wǎng)運行壓力等更多領(lǐng)域得到應用。
應用前景展望
綜合考慮柔性直流輸電技術(shù)所具備的一系列優(yōu)點(diǎn)以及存在的局限性，該技術(shù)電廠(chǎng)并網(wǎng)，海上平臺等領(lǐng)域取得了較為廣泛的運用，而在未來(lái)的發(fā)展中該技術(shù)應用的方向主要在以下三個(gè)方面。
（1）在城市電網(wǎng)增容及直流供電中的應用。我國經(jīng)濟的高速發(fā)展以及城市化建設的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了城市電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，與此同時(shí)大部分的城市電網(wǎng)負荷也一直呈現出不斷增長(cháng)的趨勢，人們對于電能的供應及質(zhì)量要求不斷提高。
（2）替代交直流聯(lián)網(wǎng)。結合我國的總體趨勢西部地區的資源相對較多，同時(shí)負荷較少，我國90% 的水電幾乎都集中在西部，而東部地區的能源與負荷量特點(diǎn)則恰好相反。導致了我國地區能源和負荷的失調，因此，特高壓直流輸電工程在不斷增多，實(shí)現電能的大容量和遠距離運輸。
關(guān)于柔性直流輸電技術(shù)方面仍然存在著(zhù)一定的障礙，在進(jìn)行長(cháng)距離和大容量的發(fā)展過(guò)程中，要克服以下幾個(gè)難點(diǎn)：第一就是用碳化硅來(lái)替代二氧化硅，從而改變 VSC 的材料，同時(shí)還要增強封裝材料的絕緣性和耐熱性，達到大容量的電流運輸。第二就是要加強電流直流斷路器的優(yōu)化與改良，突破上述所提到的故障。如果能在技術(shù)上實(shí)現故障的突破，那么柔性直流輸電技術(shù)在未來(lái)可能會(huì )完全取代傳統輸電技術(shù)，承擔起長(cháng)距離大容量的輸電任務(wù)。
（3）在孤立負荷供電方面的應用。由于柔性直流輸電技術(shù)能夠實(shí)現對無(wú)源網(wǎng)絡(luò )的直接供電，同時(shí)對于輸電的功率大小沒(méi)有相應的限制，因此在遠方孤立電荷的供電過(guò)程中，該技術(shù)能夠得到充分的發(fā)揮。
例如在南方電網(wǎng)，對于一些較為偏僻的海島或者是村莊來(lái)說(shuō)，一般都是運用孤立負荷主網(wǎng)，這對于交流供電來(lái)說(shuō)，難度相對較大，因此在當地都是采用柴油機組就地發(fā)電。這種方式雖然能解決當地居民的用電問(wèn)題，但同樣也會(huì )帶來(lái)環(huán)境污染大、能源消耗大等弊端，這與我國資源節約型與環(huán)境友好型社會(huì )的構建目標是不相符合的。而通過(guò)運用柔性直流輸電技術(shù)，則能較好地解決以上問(wèn)題，這也是該技術(shù)在未來(lái)發(fā)展中的一大應用方向。
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