【ZiDongHua 之创新自科文收录关键词： 特高压 特高压直流工程 新能源】
　　
　　中国特高压，又升级了
　　
　　近日
　　
　　甘肃—浙江±800千伏特高压直流工程
　　
　　正式开工！
　　
　　来自中国西北广袤大地上的风光
　　
　　将通过这条“升级版”电力通道
　　
　　源源不断地送到浙江
　　
　　这项工程
　　
　　有个十分响亮的名号
　　
　　“全球首个”
　　
　　柔性特高压直流工程
　　
　　什么是柔性直流？
　　
　　柔性特高压直流和常规的柔性直流
　　
　　又有什么差别？
　　
　　“全球首个”又是什么来头？
　　
　　今天
　　
　　小新将带你揭秘
　　
　　这个工程应用的
　　
　　柔性特高压直流技术
　　
　　怎么柔的
　　
　　柔在哪里
　　
　　直流输电
　　
　　电从四面八方来
　　
　　想象一下
　　
　　你的手机充电器插进插座
　　
　　就能直接“连上”发电厂
　　
　　听起来很疯狂吧？
　　
　　但其实
　　
　　这就是直流输电的基本概念
　　
　　直流输电：将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。
　　
　　直流输电
　　
　　是一种高效、安全的电力传输方式
　　
　　可以将电能从发电厂直接送到
　　
　　数百千米甚至上千千米之外的受电端
　　
　　目前
　　
　　直流输电也常被应用于
　　
　　高压、特高压工程中
　　
　　是目前相对成熟、广泛应用的输电方式
　　
　　已建成了
　　
　　数十条纵横神州的
　　
　　“电力高速公路”
　　
　　有人可能要问
　　
　　直流输电已经如此高效
　　
　　为什么还要让它变“柔”呢？
　　
　　“柔性”直流
　　
　　为什么要“柔”？
　　
　　当前
　　
　　新型电力系统建设如火如荼
　　
　　新能源大规模接入电网
　　
　　要想更好消纳新能源
　　
　　需要不断更新迭代
　　
　　从而更适应新能源
　　
　　随机性、波动性强等特点
　　
　　▲张北柔直工程±500千伏输电线路
　　
　　国家电网科研人员日夜研发
　　
　　终于让
　　
　　电网变得
　　
　　更“柔”
　　
　　更“聪明”
　　
　　第一“柔”·“蓄电池”
　　
　　灵活可控 “多退少补”稳电压
　　
　　在直流输电过程中
　　
　　保持送受端电网电压稳定
　　
　　是远距离输电的关键
　　
　　也是难点
　　
　　目前维持电压稳定的有效手段之一
　　
　　是通过收放传输过程中产生的
　　
　　无功功率
　　
　　来对冲电网电压波动
　　
　　实现电压的“多退少补”
　　
　　常规直流换流器（LCC）
　　
　　在传输有功功率时
　　
　　需消耗无功功率
　　
　　有功功率和无功功率
　　
　　密切相关
　　
　　均不可独立控制
　　
　　需要另外通过无功补偿设备
　　
　　实现换流站无功功率就地平衡
　　
　　以维持电压稳定
 
　　
　　▲常规直流有功功率提升过程中，无功功率也会随之增加，占比约为有功功率的40%～60%，二者密不可分，不可拆分支配。
　　
　　而柔性直流输电
　　
　　则可以通过
　　
　　一种采用“绝缘栅双极型晶体管（IGBT）”的
　　
　　电压源型换流器（VSC）
　　
　　自主调节输出电压的幅值和相角
　　
　　来自由调控换流器与电网交换的
　　
　　有功功率和无功功率
　　
　　灵活参与电网电压调节
　　
　　不需要无功补偿装置
　　
　　简单来说
　　
　　柔性直流换流器
　　
　　具备“有源”特性
　　
　　如同一个“收放自如”的蓄电池
　　
　　在电网的输电电压较低时
　　
　　自动调节输出无功功率
　　
　　对冲调高电压
　　
　　在电网电压偏高时
　　
　　自动吸收无功功率
　　
　　降低电压
 
　　
　　▲柔性直流可实现四象限运行，有功、无功功率独立可控。
　　
　　第二“柔”·智能“换流”
　　
　　自主切换 避免故障超“靠谱”
　　
　　前面提到
　　
　　直流输电需要进行电流转换
　　
　　其实就是
　　
　　发电厂发出的交流电
　　
　　↓（换流）
　　
　　可在电网传输的直流电
　　
　　↓（换流）
　　
　　可用于日常生活的交流电
　　
　　对于直流输电来说
　　
　　这个电流转换的过程至关重要
　　
　　由直流换流器完成
　　
　　常规直流输电
　　
　　采用半控型晶闸管器件
　　
　　需要借助晶闸管器件的开通和关断
　　
　　实现电流在换流阀桥臂间的转移（即“换相”）
　　
　　来达到交直流转换的目的
　　
　　这一过程需要依靠反向电压
　　
　　来截止、关断电流
　　
　　使电流换相
　　
　　打个比方
　　
　　这就相当于
　　
　　一辆没有刹车的双向汽车
　　
　　行驶在路上
　　
　　在前方“撞”上墙壁后
　　
　　才会调转方向
　　
　　▲张北柔直工程
　　
　　但当电网电压发生跌落或畸变等情况时
　　
　　“墙壁”会失去阻断能力
　　
　　导致换相失败
　　
　　也就好比车速过快
　　
　　可能直接把墙给撞塌了
　　
　　而一旦出现连续换相失败
　　
　　将会引起直流闭锁
　　
　　导致功率传输中断
　　
　　▲厦门±320千伏柔性直流输电科技示范工程
　　
　　而柔性直流换流器
　　
　　是全控器件
　　
　　也就是说
　　
　　自带“刹车”和“启动”
　　
　　它采用全新换流方式
　　
　　将电流存储至“蓄电池”后
　　
　　经过转换
　　
　　直接输出
　　
　　全程关断可控
　　
　　高频率自主换流
　　
　　无需依赖外部电网的电压状态
　　
　　这意味着
　　
　　即使电网电压波动
　　
　　柔性直流换流器也能
　　
　　智能、自主完成换流动作
　　
　　极大避免常规直流的换相失败问题
　　
　　既安全
　　
　　又“靠谱”
　　
　　第三“柔”·不挑地
　　
　　自身适应性强 对电网“要求”少
　　
　　常规直流输电
　　
　　对电网自身强度要求较高
　　
　　需要依托稳定的交流电网支撑
　　
　　否则容易导致之前提到的
　　
　　送端过电压与受端换相失败问题
　　
　　而柔性直流换流器
　　
　　具备强大的自适应特性
　　
　　不需要依赖外部交流电压
　　
　　甚至可以适配无源网络
　　
　　因此
　　
　　可以在
　　
　　大规模新能源基地
　　
　　海岛
　　
　　城市中心等
　　
　　传统直流输电受限的地区运行
　　
　　使用场景更丰富
　　
　　可以看出
　　
　　柔性直流
　　
　　如同一辆拥有智能导航系统的
　　
　　高速超级重卡
　　
　　灵活自主可调节
　　
　　而传统直流
　　
　　更像是一列火车
　　
　　需要沿着固定的轨道线性前进
　　
　　二者相辅相成
　　
　　各有优势
　　
　　从柔性直流到特高压柔性直流
　　
　　不仅仅是加了三个字那么简单
　　
　　甘肃位于中国西北
　　
　　风能和太阳能资源丰富
　　
　　是我国可再生能源集中开发的重要地区
　　
　　甘肃—浙江±800千伏柔性特高压直流工程建成后
　　
　　每年可向浙江送电超360亿千瓦时
　　
　　促进新能源电量消纳超210亿千瓦时
　　
　　众所周知
　　
　　新能源发电随机性、波动性强
　　
　　对送、受端均有影响
　　
　　急需灵活自主可调节的
　　
　　“柔性特高压直流”
　　
　　所以
　　
　　该工程全球首次
　　
　　在送、受端
　　
　　均采用柔性直流换流器
　　
　　面对长距离架空线路
　　
　　高电压大电流等挑战
　　
　　该工程在设备研发及运行系统设计上
　　
　　摸索创新
　　
　　走出了柔性特高压直流的第一步
　　
　　▲甘肃—浙江±800千伏特高压直流工程武威换流站效果图
　　
　　工程首次采用每极每站
　　
　　双柔性直流换流器串联的方式
　　
　　相比以往的
　　
　　端对端柔性直流工程
　　
　　设备数量翻1倍
　　
　　并首次研发应用
　　
　　全新的电力电子全控型半导体器件
　　
　　最大通流达5000安
　　
　　创新应用
　　
　　“全半桥混合型”换流器系统
　　
　　实现直流线路故障快速切断
　　
　　主动治愈
　　
　　更高效
　　
　　更可靠
　　
　　更安全
　　
　　更灵活
　　
　　▲甘肃—浙江±800千伏特高压直流工程上虞换流站效果图
　　
　　从直流
　　
　　到柔性直流
　　
　　再到柔性特高压直流
　　
　　别看只是增加几个字
　　
　　每一笔
　　
　　都是一次技术的飞跃
　　
　　凝聚着无数电网人的期许和心血
　　
　　国家电网的专家坚信
　　
　　这只是一个起点
　　
　　后续
　　
　　柔性特高压直流
　　
　　必将迎来跨越式发展的时代
　　
　　柔性直流技术
　　
　　将在全国的特高压工程建设中
　　
　　遍地开花