輕型直流高壓輸電在電力系統(tǒng)中的應用

曹曉鳳

摘 要：高壓直流輸電技術被用于通過架空線和海底電纜遠距離輸送電能；同時在一些不適于用傳統(tǒng)交流聯(lián)接的場合，它也被用于獨立電力系統(tǒng)間的聯(lián)接。輕型高壓直流輸電是在電壓源流器以及雙晶管基礎上發(fā)展起來的，具有高效、輕型、可靠等優(yōu)點，并且具有經濟效益、環(huán)保效益等多種效益，在操作方面也十分靈活，能夠大大的改善電能的質量，對電力企業(yè)的發(fā)展具有很重要的意義。本文就對輕型直流高壓輸電技術，并分析其在電力系統(tǒng)中的應用，同時提出輕型直流高壓輸電技術的應用前景。

關鍵詞：輕型直流高壓輸電；電力系統(tǒng)；應用

第一條高壓直流輸電線路是在上世紀五十年代建成的，此后，由于這項技術具有功率大、效率高等優(yōu)勢，所以廣泛的應用于海底電纜送電、遠距離大功率輸電等方面，逐漸成為電力系統(tǒng)中最為關鍵的輸電環(huán)節(jié)。我國電力事業(yè)發(fā)展非常迅速，對能源的利用以及環(huán)境的破壞也越來越嚴重，面對環(huán)境污染以及能源短缺問題，我國加大了清潔能源的開發(fā)，如發(fā)展太陽能、風能等。輕型直流高壓輸電是一種靈活、經濟、環(huán)保、高質量的輸電技術，能夠有效的解決能源以及環(huán)境問題，被廣泛的應用與電力系統(tǒng)工程中，并取得良好的效果。

1 輕型直流高壓輸電概述

1.1 輕型直流高壓輸電基本原理

輕型直流輸電在電壓源流器、雙晶管等全控型功率器件發(fā)展起來，在輕型直流輸電的受端以及送端都采用電壓源流器，并且兩個換流器具有同樣的結構。換流器的組成包括換流橋、直流電容器、換流電抗器、交流濾波器，由絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)每一個橋臂。換流電抗器是電壓源換流器與交流側能量實施交換的紐帶，也能起到一定的濾波效果。

1.2 輕型直流高壓輸電技術特點

輕型直流高壓輸電技術具有以下幾個方面的特點，包括：

（1）電壓源流器能夠自動關斷，能夠在無源逆變方式下進行工作，不用額外設置換向電壓。能夠避免傳統(tǒng)高壓直流受到有源網絡的影響，使得高壓直流輸電能夠為遠距離負荷送電。

（2）在電力系統(tǒng)正常運行中，電壓源流器能夠同時對有功或無功實施控制，在操作上非常靈活。

（3）輕型直流高壓輸電技術中由于電壓源流器的交流側電流便于控制，所以在操作過程中不會增加電力系統(tǒng)中的短路容量。

（4）高壓直流輸電與交流輸電相比，在運行過程中只需要電阻損耗，不用擔心磁感應損耗，這就能夠有效的消除絕緣老化的問題，延長線路的使用壽命。

（5）利用輕型直流高壓輸電技術 ，單級需要1根架空線；雙極需要2根架空線，比傳統(tǒng)的輸電線路的3根相比，在運行成本以及投資成本上具有很大的優(yōu)勢。

（6）輕型直流高壓輸電主要采用晶管換流器，能夠對有功功率實施快速調節(jié)，使潮流翻轉。

（7）輕型直流高壓輸電利用雙極輸電線路，如果一級發(fā)生故障，另一極還會正常的輸送電力，能夠有效的提升電網運行的可靠性。

2 輕型直流高壓輸電在電力系統(tǒng)中的應用

2.1 利用輕型高壓直流向偏遠地區(qū)輸電

我國一些偏遠地區(qū)與城鎮(zhèn)電網距離較遠，并且電網的負荷輕，用電負荷波動較大，再加上線路輸送能力低以及偏遠地區(qū)經濟能力問題，傳統(tǒng)的交流架空輸電線路很難滿足供電需求。輕型高壓直流輸電能夠提高輸電線路的功率，能夠減少輸電線路的維護工作，降低維護費用。

2.2 利用輕型高壓直流能夠進行城市供電網改造

隨著我國城市化建設的深入，使得城市地上空間輸電越來越受到限制，如果采用傳統(tǒng)的交流架空線輸電，不僅無法滿足城市建設電力輸送的需求，并且還會對城市的美觀造成影響。所以在目前的城市電網建設中，一般都采用地下電纜輸電的方式。輕型直流高壓輸電與傳統(tǒng)的交流輸電相比，輸送的功率較高，并且占用的面積也較小。輕型直流高壓輸電為城市電網地下電纜輸電提供了可能。根據(jù)可靠的試驗數(shù)據(jù)可知，利用高壓直流輸電，要比傳統(tǒng)的交流架空線輸電提升一倍的功率。

2.3 輕型高壓直流輸電能夠與新能源發(fā)電或大電網實施連接

隨著我國能源以及環(huán)境問題的嚴重性，國家加大了新型能源的開發(fā)，并逐漸利用可再生能源進行發(fā)電。但是一些環(huán)境條件因素限制，利用可再生能源發(fā)電供電質量低，裝機容量小，并且電網運行不夠穩(wěn)定。所以傳統(tǒng)的交流架空線輸電與這些新型能源發(fā)電對接上有很大的限制，在經濟以及技術方面很難滿足具體要求。輕型高壓直流輸電能夠與這些可再生能源發(fā)電的主網實施互聯(lián)，充分的利用可再生能源，對環(huán)境保護有很大意義。

2.4 能夠用于海上供電

我國海上石油行業(yè)大力發(fā)展，補充著我國能源的空缺，但是海上平臺與陸地上的電網是相對獨立的，平時只能夠通過天然氣或者柴油進行發(fā)電，發(fā)電成本較高，并且供電的可靠性不高。另外，利用天然氣或柴油發(fā)電，會產生大量的污染。利用輕型直流高壓輸電，能夠有效的解決上述問題，不僅實現(xiàn)遠距離供電，并且有效的降低了環(huán)境污染問題，在設計方面，直流換流站設計為無人值守，能夠實現(xiàn)遠程監(jiān)控，在操作上也十分靈活。

2.5 輕型高壓直流輸電能夠提高電網電能的質量

在傳統(tǒng)的輸電供電模式下，沖擊性負荷以及非線性負荷對電網運行造成一定的影響，使電網中存在電壓間斷、諧波污染、電壓凹陷、波形閃變、電壓突起等質量問題。這些問題的存在，對現(xiàn)代化電力事業(yè)的發(fā)展造成很大的干擾，會造成電力安全系統(tǒng)失靈、遠程控制受限等。利用輕型高壓直流輸電技術，能夠提高對電網無功功率以及有功功率的控制能力，并能夠提升電網輸電質量，是目前進行電網改造與電力優(yōu)化的主要措施。

為了提高輕型直流高壓輸電在電力系統(tǒng)中應用的有效性與可靠性，還需要不斷的加大研究力度，加大對新材料以及新技術的應用，并且在日常運行的過程中，需要制定完善的管理制度，加大電網檢修，確保電網運行的安全，促進電力事業(yè)進一步的發(fā)展。

輕型高壓直流輸電技術作為一種新型的直流輸電技術，憑借其自身的技術特點已經被應用于很多領域中，并逐步顯示出其優(yōu)越性和經濟價值。隨著高新技術產業(yè)快速發(fā)展、可再生能源全面開發(fā)以及電力市場日益發(fā)展和完善，對高品質電能質量和電網運行的靈活性和可靠性要求進一步提高，開展對輕型直流輸電技術的深入研究有著積極作用和深遠的意義。隨著國家新能源政策的貫徹和執(zhí)行，地區(qū)電網互聯(lián)的穩(wěn)步實施與不斷完善，輕型直流輸電技術必將在我國擁有更廣闊的發(fā)展空間和應用前景。

參考文獻：

[1]李庚銀、呂鵬飛、李廣凱等.輕型高壓直流輸電技術的發(fā)展與展望[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2003，27（4）：77-81

[2]李杰、郭家虎、張煥偉、吳宏偉. "輕型直流輸電在海上風力發(fā)電并網中的應用"[J] 分布式能源2011， 4：低壓電器