柔性直流输电技术的应用探究--中国期刊网

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柔性直流输电技术的应用探究

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：王丰

[导读] 摘要：柔性直流输电技术有着自身的优势，只有全面发挥优势，提高技术成熟度，全面创新技术发展，才能够实现良好的应用，满足经济发展需求，为人们美好生活提供能源，技术创新也能够促进我国电力事业持续发展。

        (超高压输电公司天生桥局贵州省 562400)
        摘要：柔性直流输电技术有着自身的优势，只有全面发挥优势，提高技术成熟度，全面创新技术发展，才能够实现良好的应用，满足经济发展需求，为人们美好生活提供能源，技术创新也能够促进我国电力事业持续发展。
        关键词：柔性技术；直流输电；电力传送
        一柔性直流输电的系统
        在柔性直流输电系统中，两端换流站利用柔性直流输电，设置了换流电、换流变压设备、换流电抗设备等，各部件的组成，形成了稳定的整体结构，其中，核心部位是VSC，主要包括流桥和直流电容器两大部分。在系统组成中，有效保证了各部分的功能，工作时，综合考虑主电路拓扑结构及开关器件的情况，主要利用了正弦脉宽调制技术，实现了稳定的供电运行能力，技术能够保证科学合理的调制，对各项参考波与三角载波做快速的数据对比，操作时，可以根据数据显示情况，做出不同的理解分析。
        二技术特点
        1 应用优势
        技术具备先进性，在应用中有着良好的优势，主要体现在几个方面，一是潮流反转电压极性不变。进行柔性直流输电时，往往会出现输电系统潮流反转的情况，影响供电效果與质量，也带来不安定的因素，而通过技术应用，则会从整体上提高输电效率，直流电压稳定性更好，保证了电力运行的安全稳定，从而能够避免传统直流输电技术弊端。正是因为潮流反转电压极性不变的优势，才使这项技术得以全面推广。二是采用脉宽调制技术。进行柔性直流输电过程中，技术所使用的是脉宽调制技术，使传统传输技术得到了优化与提升，也就是对原有直流输电系统结构做好进一步的完善创新，形成了实用性更强的技术形态，能够在全面满足基本运行的同时，对原有结构做了简化处理，更好地满足了传输需要，保证了电力的稳定与安全。脉宽调制技术的广泛使用，可以实现没有变压器情况下的快速传输，保证了作业的条件，实现了能源节约，步骤简化的目标，和传统技术比较，其更加具有应用前景优势，柔性直流输电技术的整体效率更高，实践效果更好。三是简化控制操作。先进的技术与传统输电技术比较，有着很好的应用，控制操作步骤更加简单，成本运行更加节约，柔性直流输电技术有效保证了传输效果，实现系统中无功率和有功率电网独立运行，避免了繁杂程序，使各个操作步骤更加具备实操性、稳定性，确保了技术的应用效率。通过有效的步骤简化，保证了人们的用电体验，更保证了工作人员的安全。
        2 局限性
        虽然技术具备先进的特点，但在使用过程中，也存在一定的问题，一是单位输送容量成本高。电力生产与传输需要节能环保，全面保证生产能力与安全，这项技术和目前已经应用较为普遍的常规性直流输电工程相比，柔性直流输电市场认知度不高，其成本较大，开发能力又相对弱，很多电力企业没有使用的条件。国内没有较为常规的生产厂家，多是依靠国际资源进行。如果条件特殊，还需要进行定制生产，整体成本非常高。IGBT器件在国内的生产量并不多，而专业生产厂家更少，虽然我国有一定生产，但无法全面满足当前市场的需要，硅晶片资源得不到有效供给，影响了产能产量。如果按照当前的工程计算，其生产成本是非常高的，单位容量造价约为常规直流输电工程的5倍。要想全面进行技术推广应用，则是很艰难的，所以说，大范圍运用柔性直流输电技术就需要降低成本，保证相对高的输电运输容量，这样，才能确保成本回收，创造经济效益。二是故障承受力与可靠性低。

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供电过程中，往往存在一定的故障率，从当前的应用情况看，仍然没有适用于大电流开断直流断路器，满足不了现实的需要，同时，柔性直流输电技术很难通过IGBT技术做好故障电流阻止操作，影响到了传输的稳定性，所以说，直流侧故障自动清除功能的不足，造成了应用范围的缩小，传统直流技术在稳定性上更好，而柔性直流输电技术故障承受力偏低，无法在实际应用中得到有效解决，采用双极对称接线方案进行操作，虽然能够提高一定的稳定性与安全性，可是，运行时，会受到电流的影响发生短路，要想快速修复故障，修复的时间过长，过程复杂，则会影响到区域供电，技术难度相对大。三是损耗大。柔性直流输电技术是多种技术的结合，需要各项技术稳定性更强，才能发挥技术优势，保证稳定的电力传输，传统柔性直流工程换流站损耗3%左右，柔性直流工程的损耗一般为1%以内，看似较小的损耗，但是容量提高后，其损耗就会成倍增长，很难得到有效控制。
        三柔性直流输电技术的应用前景展望
        1 在城市电网塔容及直流供电中的应用
        要想全面实现技术应用，就需要把握好技术的优势与劣势，全面发挥优势，做到综合性推广应用，提升技术应用能力与效果。综合考虑柔性直流输电技术具备的一系列优点，那么，我们就能够看到其应用的前景与范围，目前技术在电厂发展、电力并网、海上平台等领域有着更加广泛的应用，也取得了好的应用效果，在未来发展中，技术应用将会向更多方向拓展。我国经济高速发展、城市建设不断推进，城市发展需要良好的电力供给，而电网的拓宽，给技术带来了良好的机遇，为了保证城市电网快速发展，就需要有效解决好技术发展难题，大部分城市电网负荷增多，人们对电力的需求量增加，那么，全新的技术就会提高整体电量供应能力，保证经济发展，为人们提供更加稳定的电力能源。
        2 替代交直流联网
        随着我国西部开发的建设速度加快，西部地区对能源需求量增加，西部地区资源也越来越集中，我国90%水电几乎都集中在西部，东部地区虽然经济发达，但能源资源并不发达，东部地区能源与负荷量与西部相比恰好相反。这就直接造成了地区间的能源失调，要想实现用电需要，则需要可靠的技术进行电力传输，保证电力远距离供应。从当前的技术形态看，柔性直流输电技术还不能承担这项长距离传输任务，进行传输时，会出现一些阻碍，影响电力稳定性，要想全面发挥技术能力，则要在实践过程中，不断总结经验，创新技术引领能力，克服自身存在的不足，解决好两个主要问题，一是用碳化硅替代二氧化硅，找到替代部分，就能够有效改变VSC材料性能，全面提高绝缘性和耐热性，才能达到长距离传输的标准，保证大容量电流长距离运输不受限。二是加强电流直流断路器改良，有效解决好应用故障，在技术上寻求全新的突破，如果有效解决了故障的问题，那么，柔性直流输电技术将会成为未来最主要的技术，也可能会代替传统输电技术，承担长距离大容量输电任务。
        3 在孤立负荷供电方面的应用
        柔性直流输电技术可以全面实现无源网络直接供电，输电功率大小不受限，不受环境条件的影响，偏僻海岛或村庄输电，技术难度大，解决的问题多，一般运用孤立负荷主网，而要想实现交流供电，其整体技术难度大，当前看，一些地区还在使用柴油机组就地发电。这种原始的落后方法，虽然能够解决当地人用电问题，但是对环境污染较大，消耗大量能源，其弊端大于优势，要想全面建立资源节约型与环境友好型社会，则要解决好这些问题，柔性直流输电技术就能够全面解决这些问题，保证了用电需求。
        参考文献：
        [1]姜燕.基于VSC-HVDC并网风电场的暂态电压稳定性研究[D].北京：华北电力大学，2013.
        [2]马国鹏.VSC-HVDC的调节特性及有功潮流自动软翻转研究[D].河北：华北电力大学，2009.
        [3]刘云，李庚银，肖景良.高压柔性直流输电工程建设一次系统方案关键技术研究[J].现代电力，2015，32（03）：76-80.