淺述直流輸電的優(yōu)勢及發(fā)展前景

摘 要：直流輸電具有線路投資少、系統(tǒng)穩(wěn)定高、控制靈活等特點(diǎn)，正在成為我國今后長距離、跨區(qū)域輸電的主要方式，并且在未來電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)過程中將發(fā)揮越來越重要的作用。該文在簡要介紹直流輸電技術(shù)發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，著重討論了直流輸電的優(yōu)點(diǎn)及其發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：直流輸電 優(yōu)點(diǎn) 發(fā)展前景

中圖分類號：TM721.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0077-01

直流輸電的發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史，而電力技術(shù)的發(fā)展是就從直流電開始的。早期的直流輸電是直接從直流電源送往直流負(fù)荷，不經(jīng)過任何換流。它在輸電技術(shù)發(fā)展初期起到了非常大的作用。但是隨著三相交流發(fā)電機(jī)、感應(yīng)電動機(jī)和變壓器的迅速發(fā)展，發(fā)電和用電領(lǐng)域很快被交流電所取代，這是由于直流電機(jī)運(yùn)行復(fù)雜，而且存在高電壓大容量直流電機(jī)換向困難等技術(shù)問題。20世紀(jì)中期以后，由于城市的迅速發(fā)展，對電力需求，尤其遠(yuǎn)距離大容量輸電的需求日益增長，致使遠(yuǎn)距離大容量輸電線路不斷增加，電網(wǎng)不斷擴(kuò)大。在這種情況下，由于交流輸電會受到同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制，采用直流輸電將會是更為合理的選擇，其原因是直流輸電有著交流輸電所不具有的優(yōu)點(diǎn)，例如線路投資少、適于遠(yuǎn)距離大容量輸電、系統(tǒng)穩(wěn)定高等等。

早在1950年，蘇聯(lián)就已經(jīng)建成一條長達(dá)43 km、電壓200 kV、輸送功率為3萬 kw的直流試驗(yàn)線路。隨后在1954年，瑞典把高壓直流輸電技術(shù)應(yīng)用于瑞典本土的海底電纜，總長度接近100 km，電壓達(dá)到100 kw，送電容量則為2萬 kw。1961年，英法兩國合作，采用海底電纜建成了100 kV、16萬 kw、總長度65 km的直流輸電線路，成功地把兩國交流電力系統(tǒng)連接了起來，推動了直流輸電的新發(fā)展。時至今日，作為交流輸電技術(shù)的有力補(bǔ)充，直流輸電技術(shù)已在全世界得到越來越多的重視和應(yīng)用，而且海底電纜的輸電工程幾乎都采用直流輸電。

1 直流輸電的優(yōu)勢

換流站是直流輸電的主要裝置，由整流站和逆變站組成。按接線方式，直流輸電又可分為單極輸電、單極兩線輸電以及雙極輸電。直流輸電的再次受到重視，并得以迅速發(fā)展，表明其在輸電技術(shù)領(lǐng)域中確有交流輸電替代不了的優(yōu)勢，尤其是以下諸點(diǎn)：

（1）直流輸電功率和電流是由兩端直流電壓決定的，所以可以通過改變換流器的觸發(fā)相位來調(diào)節(jié)電壓，不但調(diào)節(jié)速度快，而且調(diào)節(jié)方式多樣。

（2）直流輸電不存在交變頻率，如工頻，可以避免交流輸電產(chǎn)生的電感損耗，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大容量輸電。直流輸電也可以用于遠(yuǎn)距離海底電纜、地下電纜送電、電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等方面。

（3）直流沒有交變頻率，不會受到電抗值的影響，所以直流輸電更加穩(wěn)定，不存在電網(wǎng)并網(wǎng)同期的問題。也就是說，直流輸電的輸送距離和容量不會受到同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制，可以同時連接不同頻率的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)，有效提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（4）直流輸電具有很高的靈活性，在雙極直流輸電線中，當(dāng)一極導(dǎo)線停止工作時，另一極導(dǎo)線和大地回路仍然可以輸送一半容量的電能。

（5）直流線路通常僅需根導(dǎo)線，線路建設(shè)費(fèi)用低。在輸送相同功率條件下，直流線路的功率損耗比交流線路要少三分之一左右。而且，直流線路還能節(jié)省鋼材，減少線路占地面積。

（6）交流電力系統(tǒng)互聯(lián)或配電網(wǎng)增容時，直流輸電可以作為限制短路電流的措施，這是由于它所具有的調(diào)節(jié)快、控制性能好特點(diǎn)所決定的。它可以有效地限制短路電流，使其基本保持穩(wěn)定。

（7）穩(wěn)態(tài)時直流線路不存在電容電流，沿線電壓分布十分平穩(wěn)，不存在空載時交流長線受端出現(xiàn)的電壓異常升高現(xiàn)象，而且也不需要并聯(lián)電抗補(bǔ)償。

由于以上優(yōu)點(diǎn)，直流輸電將會具有非常廣闊的適用范圍，包括長距離、大功率送電、海底電纜送電、通過地下電纜向用電密度高的城市供電，以及為新電源提供配套技術(shù)。

2 直流輸電的發(fā)展前景

直流輸電在目前還是一項(xiàng)正在發(fā)展中的技術(shù)，還不如交流輸電那樣成熟，依然存在換流裝置較昂貴，消耗無功功率多，產(chǎn)生諧波影響、缺乏直流開關(guān)、運(yùn)行可靠性不十分穩(wěn)定等缺點(diǎn)。但是隨著電子技術(shù)，尤其是大功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，直流輸電技術(shù)將會得到長足的發(fā)展，這些缺點(diǎn)也會隨之一一克服。我國水電主要分布在兩南、西北地區(qū)，而負(fù)荷中心卻集中在京津以及沿海地區(qū)，所以發(fā)展“西電東送”、“北電南送”已成為必然趨勢。我國正在加大對西部電力資源的開發(fā)力度，更多的巨型電站正在建設(shè)中。直流輸電技術(shù)，特別是高壓直流輸電技術(shù)將在我國電網(wǎng)的發(fā)展中發(fā)揮的作用會越來越大，具有廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)然，對直流輸電技術(shù)也提出了更高的要求。

與此同時，直流輸電可以采用海底電纜方式送電，用地下電纜向用電密度高的城市供電，將成為我國城市輸電的發(fā)展趨勢。由于直流輸電所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，采用高壓直流電纜輸電已在我國城市輸電中受到重視，必將成為我國今后大功率城市供電的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

提高直流輸電技術(shù)的可靠性、輸送容量和電壓等級，以及加快交直流并聯(lián)的研究是我國電網(wǎng)發(fā)展的需要，也將是世界電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。直流輸電是適應(yīng)電力現(xiàn)代化要求的電力技術(shù)，擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。我們有理由預(yù)測在未來20～30年內(nèi)，直流輸電將成為我國輸電方式的主流。

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