1柔性直流輸電工程技術介紹

1.1柔性直流輸電換流器技術

柔性直流輸電的換流器可根據(jù)橋臂的等效特性，分為可控電源型和可控開關型兩類。可控電源型交流器的儲能電容分散于各橋臂中，其換流橋臂等效為可控電壓源，通過改變橋臂的等效電壓，間接改變交流側輸出電壓。可控開關型換流器的換流橋臂等效為可控開關，通過適當?shù)拿}寬調(diào)制技術控制橋臂的開通與關斷，將直流側電壓投遞到交流側。目前投入工程應用的換流器技術中，無論是兩電平還是半橋型模塊化多電平換流器，均存在無法在直流故障下實現(xiàn)交直流系統(tǒng)隔離的問題。而全橋式和鉗位雙子模塊型模塊化多電平換流器，由于可以使橋臂等效輸出電壓為負，在直流電壓急劇降低時，仍然可以支撐交流電壓，從而實現(xiàn)對交流側短路電流的抑制作用。

1.2柔性直流輸電控制與保護

柔性直流輸電保護系統(tǒng)的主要功能是保護輸電系統(tǒng)中所有設備的安全正常運行，在故障工況下，能夠迅速切除系統(tǒng)中故障或不正常的運行設備，以保證剩余系統(tǒng)的安全運行。高壓直流輸電系統(tǒng)的保護配置需要同時滿足可靠性、選擇性、靈敏性、快速性、可控性、安全性等原則，易于運行維護。基于模塊化多電平換流器系統(tǒng)保護策略兩者主要的區(qū)別在于具體的保護區(qū)分和保護算法設計，大致可分為交流側保護、換流器保護和直流區(qū)保護。

2柔性直流輸電工程應用領域及現(xiàn)狀

2.1柔性直流輸電工程應用領域

現(xiàn)階段由于柔性直流輸電技術特點，其構成的系統(tǒng)可以廣泛應用于可再生能源接入、孤島供電、城市供電、智能電網(wǎng)互聯(lián)等領域。用于風電、太陽能等功率輸出波動較大的可再生能源接入，可以緩解功率波動引起的電壓波動，改善電能質(zhì)量。用于海島、海上鉆井平臺供電時，可以充分發(fā)揮柔性直流系統(tǒng)自換相的技術優(yōu)勢，大幅減少投資及運行費用。用于向城市中心供電，可以控制有功及無功功率，解決電壓閃變等電能質(zhì)量問題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并且可以在無電磁干擾及不影響城市市容的情況下，完成城市電網(wǎng)的增容改造，滿足城市中心負荷的需求和環(huán)保節(jié)能的要求。用于電網(wǎng)互聯(lián)，不僅可以完成電網(wǎng)間功率交換的功能，還可以憑借其快速獨立調(diào)節(jié)無功功率、不提供短路電流等技術特征，解決大規(guī)模電網(wǎng)中的動態(tài)穩(wěn)定性及短路電流超標等問題。

2.2國外柔性直流輸電工程應用現(xiàn)狀

截至2012年底，全球共有16個國家投入柔性直流輸電工程建設，其中有13個柔性直流輸電工程投入運行，其中四個用于風電廠接入電網(wǎng)，6個用于電網(wǎng)間互聯(lián)，1個用于大型城市的供電，2個用于海上鉆井平臺供電。

2.3國內(nèi)柔性直流輸電工程應用現(xiàn)狀

我國在柔性直流輸電工程技術研究與應用方面起步較晚。2006年之前都集中在兩電平換流器柔性直流輸電系統(tǒng)建模與仿真分析等方面，對于工程技術的研究少有涉及。2006年，國內(nèi)研究單位開站了基于MMC的柔性直流輸電工程技術研究，在技術層面取得了突破性進展，并于2011年7月在上海南匯投運了中國首條柔性直流輸電示范工程。國家電網(wǎng)計劃于2014年在舟山電網(wǎng)建成一個5端柔性直流輸電工程，包含5個換流站，系統(tǒng)總容量1000MW，其中最大的換流站容量為400MW，直流電壓等級為±500kV。該工程是目前世界上端數(shù)最多的柔性直流輸電工程，工程的建設與實施為未來實現(xiàn)海島供電、可再生能源并網(wǎng)、多端直流輸電等應用，提供技術和工程上的良好借鑒。

3結論與展望

隨著社會的發(fā)展，全球應對氣候變化的要求及能源供給安全形式日趨嚴峻，迫切需要構建更為智能、清潔、高效、可靠的輸電網(wǎng)絡，因此柔性直流電技術也成了世界各國電力行業(yè)發(fā)展的努力方向。柔性直流技術以其有功無功獨立調(diào)節(jié)、無源供電能力以及易于構建直流電網(wǎng)等特點，越來越受到人們的關注。隨著可關斷器件、直流電纜等設備技術水平的不斷提升，柔性直流的輸送容量也得到了有效提升，使柔性直流輸電成為電網(wǎng)可采用的主要輸電方式之一，較其他輸電方式，柔性直流輸電技術更有競爭力。在可預見的將來，隨著可再生能源結束電網(wǎng)的需求，以及智能電網(wǎng)升級改造等需求，世界范圍內(nèi)的柔性直流輸電應用將會獲得更為深遠廣闊的發(fā)展。未來的十年將是直流電網(wǎng)技術和建設快速發(fā)展的階段，隨著裝機容量的需求不斷提升，某些領域逐步取代傳統(tǒng)直流和交流輸電系統(tǒng)是大勢所趨。

作者：路曉麗 單位：寧夏電力設計院