柔性直流輸電技術的現狀與運用前景分析

方維聲

摘 要 柔性直流輸電系統作為新一代直流輸電技術，代表著直流輸電領域的發展和研究方向。在國家能源結構調整、區域能源互聯發展、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輸電技術的發展現狀，重點闡述了柔性直流輸電技術的動態無功支撐和故障自清除能力，并對未來柔性直流輸電技術發展、運用前景進行了展望分析。

關鍵詞 柔性直流輸電技術;現狀;運用前景

引言

隨著我國電力行業的建設與發展，人們愈發重視柔性直流輸電技術，并關注其對能源結構優化調整、區域互聯發展、可再生能源整合利用的作用。柔性直流輸電技術具有無功控制特性、多端輸電特性、孤島特性等多種應用優勢，能夠靈活運用于電力系統中，提升現代社會電力輸送整體水平，促進電力系統的現代化、科技化發展。目前柔性直流輸電技術的常見應用形式為：連通分散的小型發電廠、城市直流輸配電網、海上風電場等。

1柔性直流輸電技術的發展現狀

柔性直流輸電技術作為一種全新的直流輸電技術，其核心是電壓源型換流器，利用全控型電力元器件組成電壓源型換流器，從而形成整個輸電系統的核心。在現代社會中，柔性直流輸電技術有較為明顯的應用優勢，具有濾波容量小、關斷可控性、運行靈活、方便管理等多方面的特點。隨著現代社會的發展與進步，人們對電力供應的整體水平提出了更高的要求，需要電能供應保持整體穩定、電能質量優良和較高的服務水平。此外，我國電網的輸電需求不斷擴大，這些都是現代社會發展對電能需求的體現[1]。從技術角度分析，柔性直流輸電強化了電力電子元器件技術與電網的完美結合，提升了輸電效率，是現階段最為有效的輸電方式，促進了我國電力系統輸送技術的創新與發展。

2柔性直流輸電技術的應用

2.1 柔性直流輸電技術應用——連通分散的小型發電廠

近幾年來，我國積極倡導發展清潔能源發電建設。但是，由于受到諸多外界因素干擾及客觀條件限制，且能源站與主電網之間的距離較遠、裝機容量較小，無法保證供電的電能質量。以風電場多端柔性直流輸電系統與風電場為例，在電力輸送過程中，若僅依靠傳統的電力輸送技術，則會出現輸送能力較低、無法滿足大規模電力輸送需求的情況。若選擇交流互聯技術，則會大大提高成本，且無法滿足電力輸送需求。因此，采用柔性直流輸電與主電網進行連接，有效連通多個分散的小型發電廠，解決并網帶來的問題，提高電能輸送效率、質量及供電穩定性。

2.2 柔性直流輸電技術應用——城市直流輸配電網

對于一些人口密集，用電負荷需求高的城市而言，其內部空間資源匱乏。在空中架設輸電線路走廊會受到一定的空間制約，傳統的架空輸配電線路已無法滿足現代社會城市用電需求帶來的大容量電力負荷要求，需要進一步增設電纜，才能提高輸電能力。面對這種情況，可以引進柔性直流輸電技術，采用柔性直流電纜，從而壓縮電纜架設占用的空間，并且拓寬電纜輸送容量，產出更多的有功功率，提高城市的整體輸配電水平。在城市配電網改造過程中，也可以采取柔性直流輸電來保證城市的供電穩定。且電纜敷設于地下電力管廊中，提高城市輸配電系統的穩定性。

2.3 柔性直流輸電技術應用——海上風電場

我國除了有遼闊的陸地資源，還有豐富的海上資源與海島資源。在這些海島內部，仍然使用傳統的柴油或天然氣發電，發電成本高，供電效果不佳，整體穩定性差，嚴重環境污染。這些傳統的發電手段雖然能夠為當地人們提供日常生活便利，但影響了海島城市的整體發展，同時也不符合我國當前提倡的“節能減排”發展理念[2]。因此，柔性直流輸電技術充分發揮其應用優勢。以“ABB海上風電場柔性直流輸電工程”為例，其結合海島本身的特性，集中控制海島風力發電機，進行電能并網處理，實現長距離輸電目標，從而實現海島電力能源的經濟與環保效益。

2.4 動態無功支撐

柔性直流輸電本身可以起到STATCOM的作用，穩定交流母線電壓。STATCOM又稱為靜止同步補償器，是目前世界上無功補償領域最新的先進技術，是柔性輸電技術中的重要組成部分。STATCOM并聯于電網中，其作用就像是一個可控的無功電流源，使無功電流跟隨負荷無功電流進行快速的變化，能夠有效地對電網無功功率實現動態無功補償。在暫態情況下，可利用動態無功補償快速響應的特點，可有效地改善系統的電壓穩定性，增強抵御電網大事故的能力。這個特點不僅可以有效緩解多直流落點地區無功不足的問題，還可以一定范圍緩解城市中心區域大量的地下交流電纜以及空調負荷比例的日益增大造成的無功缺乏問題，為城市負荷中心提供必要的無功支撐，維持城市電網的安全穩定運行。

2.5 換流器故障自清除

在柔性直流輸電系統中，單鉗位型、雙鉗位型、全橋型這3種換流器拓撲結構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復系統的能力。因此在柔性直流輸電工程中不需要再配置直流斷路器。在全橋子模塊中，當直流側發生故障時，換流器中的所有IGBT 均會迅速關斷，而通常在IGBT關斷之前，子模塊中的電容存在放電過程。通過反極性操作將子模塊的電容電壓接入到故障電流的流通路徑中，使得故障電流向電容快速充電且迅速消耗至零。

3柔性直流輸電技術的運用前景

首先，關于柔性直流輸電技術在城市電網增容及輸電系統中的應用。現階段，社會經濟發展和人們日常生活的用電負荷需求不斷提高，對供電的穩定性與可靠性的要求也不斷增強。當下我國大部分區域內部的電網系統均是采用常規交流輸配電技術，基于電網系統長期安全穩定運行分析，將柔性直流輸電技術引入城市電網中，充分運用其中的VSC-HVDC技術，能夠有效強化城市電網供電質量和可靠性。優化電網占用空間，降低城市電網的建設成本，是未來城市輸配電技術發展的主要方向。其次，電力輸送距離越來越遠，電能容量也會越來越大。柔性直流輸電技術能夠以靈活、可控的優勢逐漸取代傳統輸電模式，有效實現現代社會的輸電目標。

4結束語

就柔性直流輸電技術的發展現狀及其運用前景而言，其靈活性與實用性，更加具有未來發展優勢。結合其應用情況可以發現，更能夠適應現代社會城市電網增容，直流供電方面的應用需求，也能夠促進我國電網建設與發展，提高并網水平，實現遠距離的電力輸送，降低電力輸送成本，提高電力系統的可控制能力，有效避免發生系統故障。

參考文獻

[1] 韓煒煒.柔性直流輸電技術的現狀及應用前景分析[J].電子測試，2018，（1）：109-110.

[2] 包玉柱.柔性直流輸電技術的應用現狀與前景分析[J].化工管理，2016，（35）：251.