柔性直流輸電技術(shù)的應(yīng)用探究

呂小偉

摘? 要：人們對電力的需求越來越多，為了全面保證供電穩(wěn)定，則需要依靠良好的技術(shù)支撐。在電力生產(chǎn)過程中，需要穩(wěn)定的電力輸出，為人們提供優(yōu)質(zhì)的用電服務(wù)，柔性直流輸電技術(shù)是當(dāng)前最主要的技術(shù)形式，滿足了電力生產(chǎn)傳輸需要，只有在操作過程中，全面創(chuàng)新技術(shù)能力，才能保證生產(chǎn)連續(xù)性、安全性。文章就柔性直流輸電技術(shù)在實(shí)際操作中的問題進(jìn)行分析，全面提出該技術(shù)在我國應(yīng)用的趨勢及具體應(yīng)用范圍，通過理論實(shí)踐相結(jié)合，全面展示柔性直流輸點(diǎn)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步展望未來發(fā)展趨勢，提出應(yīng)用觀點(diǎn)與措施。

關(guān)鍵詞：柔性技術(shù);直流輸電;電力傳送

Abstract： People have more and more demand for electric power. In order to ensure the stability of power supply， we need to rely on good technical support. In the process of electric power production， stable power output is needed to provide people with high-quality power consumption services. Flexible DC transmission technology is the most important technical form at present， which meets the needs of power production and transmission. Only in the process of operation， comprehensive innovation of technical capabilities can ensure the continuity and safety of production. This paper analyzes the problems of flexible DC transmission technology in practical operation， comprehensively puts forward the application trend and specific application scope of flexible DC transmission technology in China， and comprehensively shows the structure of flexible DC transmission point power system through the combination of theory and practice. Further looking forward to the future development trend， this paper puts forward the application point of view and measures.

引言

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動了能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，在日益嚴(yán)峻的用電環(huán)境與能源緊缺狀態(tài)下，城市人口迅速膨脹，對電力的要求也越來越高，特別是對電力的分配與輸出更加突出，要想全面形成合理規(guī)劃與分配，則需要有效解決好城區(qū)孤島供電、可再生能源的問題，保證人們用電需要，通過技術(shù)創(chuàng)新與服務(wù)，有效發(fā)揮電網(wǎng)作用，提高現(xiàn)有輸電走廊電能輸送能力是關(guān)鍵。傳統(tǒng)直流或交流輸電技術(shù)已經(jīng)無法滿足日益增長的用電需要，更不能解決好生產(chǎn)中存在的問題，只有跟上時代，創(chuàng)新科技引領(lǐng)能力，以電力電子技術(shù)進(jìn)步為依托，創(chuàng)新柔性直流輸電技術(shù)水平，才能保證穩(wěn)定的電力供給，解決好當(dāng)前存在的實(shí)際問題，推動輸電方式變革，創(chuàng)新未來電網(wǎng)構(gòu)建方案。

1 柔性直流輸電的系統(tǒng)

在柔性直流輸電系統(tǒng)中，兩端換流站利用柔性直流輸電，設(shè)置了換流電、換流變壓設(shè)備、換流電抗設(shè)備等，各部件的組成，形成了穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，其中，核心部位是VSC，主要包括流橋和直流電容器兩大部分。在系統(tǒng)組成中，有效保證了各部分的功能，工作時，綜合考慮主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及開關(guān)器件的情況，主要利用了正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的供電運(yùn)行能力，技術(shù)能夠保證科學(xué)合理的調(diào)制，對各項(xiàng)參考波與三角載波做快速的數(shù)據(jù)對比，操作時，可以根據(jù)數(shù)據(jù)顯示情況，做出不同的理解分析。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 應(yīng)用優(yōu)勢

技術(shù)具備先進(jìn)性，在應(yīng)用中有著良好的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在幾個方面，一是潮流反轉(zhuǎn)電壓極性不變。進(jìn)行柔性直流輸電時，往往會出現(xiàn)輸電系統(tǒng)潮流反轉(zhuǎn)的情況，影響供電效果與質(zhì)量，也帶來不安定的因素，而通過技術(shù)應(yīng)用，則會從整體上提高輸電效率，直流電壓穩(wěn)定性更好，保證了電力運(yùn)行的安全穩(wěn)定，從而能夠避免傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)弊端。正是因?yàn)槌绷鞣崔D(zhuǎn)電壓極性不變的優(yōu)勢，才使這項(xiàng)技術(shù)得以全面推廣。二是采用脈寬調(diào)制技術(shù)。進(jìn)行柔性直流輸電過程中，技術(shù)所使用的是脈寬調(diào)制技術(shù)，使傳統(tǒng)傳輸技術(shù)得到了優(yōu)化與提升，也就是對原有直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做好進(jìn)一步的完善創(chuàng)新，形成了實(shí)用性更強(qiáng)的技術(shù)形態(tài)，能夠在全面滿足基本運(yùn)行的同時，對原有結(jié)構(gòu)做了簡化處理，更好地滿足了傳輸需要，保證了電力的穩(wěn)定與安全。脈寬調(diào)制技術(shù)的廣泛使用，可以實(shí)現(xiàn)沒有變壓器情況下的快速傳輸，保證了作業(yè)的條件，實(shí)現(xiàn)了能源節(jié)約，步驟簡化的目標(biāo)，和傳統(tǒng)技術(shù)比較，其更加具有應(yīng)用前景優(yōu)勢，柔性直流輸電技術(shù)的整體效率更高，實(shí)踐效果更好。三是簡化控制操作。先進(jìn)的技術(shù)與傳統(tǒng)輸電技術(shù)比較，有著很好的應(yīng)用，控制操作步驟更加簡單，成本運(yùn)行更加節(jié)約，柔性直流輸電技術(shù)有效保證了傳輸效果，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中無功率和有功率電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，避免了繁雜程序，使各個操作步驟更加具備實(shí)操性、穩(wěn)定性，確保了技術(shù)的應(yīng)用效率。通過有效的步驟簡化，保證了人們的用電體驗(yàn)，更保證了工作人員的安全。

2.2 局限性

雖然技術(shù)具備先進(jìn)的特點(diǎn)，但在使用過程中，也存在一定的問題，一是單位輸送容量成本高。電力生產(chǎn)與傳輸需要節(jié)能環(huán)保，全面保證生產(chǎn)能力與安全，這項(xiàng)技術(shù)和目前已經(jīng)應(yīng)用較為普遍的常規(guī)性直流輸電工程相比，柔性直流輸電市場認(rèn)知度不高，其成本較大，開發(fā)能力又相對弱，很多電力企業(yè)沒有使用的條件。國內(nèi)沒有較為常規(guī)的生產(chǎn)廠家，多是依靠國際資源進(jìn)行。如果條件特殊，還需要進(jìn)行定制生產(chǎn)，整體成本非常高。IGBT器件在國內(nèi)的生產(chǎn)量并不多，而專業(yè)生產(chǎn)廠家更少，雖然我國有一定生產(chǎn)，但無法全面滿足當(dāng)前市場的需要，硅晶片資源得不到有效供給，影響了產(chǎn)能產(chǎn)量。如果按照當(dāng)前的工程計(jì)算，其生產(chǎn)成本是非常高的，單位容量造價約為常規(guī)直流輸電工程的5倍。要想全面進(jìn)行技術(shù)推廣應(yīng)用，則是很艱難的，所以說，大范圍運(yùn)用柔性直流輸電技術(shù)就需要降低成本，保證相對高的輸電運(yùn)輸容量，這樣，才能確保成本回收，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。二是故障承受力與可靠性低。供電過程中，往往存在一定的故障率，從當(dāng)前的應(yīng)用情況看，仍然沒有適用于大電流開斷直流斷路器，滿足不了現(xiàn)實(shí)的需要，同時，柔性直流輸電技術(shù)很難通過IGBT技術(shù)做好故障電流阻止操作，影響到了傳輸?shù)姆€(wěn)定性，所以說，直流側(cè)故障自動清除功能的不足，造成了應(yīng)用范圍的縮小，傳統(tǒng)直流技術(shù)在穩(wěn)定性上更好，而柔性直流輸電技術(shù)故障承受力偏低，無法在實(shí)際應(yīng)用中得到有效解決，采用雙極對稱接線方案進(jìn)行操作，雖然能夠提高一定的穩(wěn)定性與安全性，可是，運(yùn)行時，會受到電流的影響發(fā)生短路，要想快速修復(fù)故障，修復(fù)的時間過長，過程復(fù)雜，則會影響到區(qū)域供電，技術(shù)難度相對大。三是損耗大。柔性直流輸電技術(shù)是多種技術(shù)的結(jié)合，需要各項(xiàng)技術(shù)穩(wěn)定性更強(qiáng)，才能發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，保證穩(wěn)定的電力傳輸，傳統(tǒng)柔性直流工程換流站損耗3%左右，柔性直流工程的損耗一般為1%以內(nèi)，看似較小的損耗，但是容量提高后，其損耗就會成倍增長，很難得到有效控制。

3 柔性直流輸電技術(shù)的應(yīng)用前景展望

3.1 在城市電網(wǎng)塔容及直流供電中的應(yīng)用

要想全面實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用，就需要把握好技術(shù)的優(yōu)勢與劣勢，全面發(fā)揮優(yōu)勢，做到綜合性推廣應(yīng)用，提升技術(shù)應(yīng)用能力與效果。綜合考慮柔性直流輸電技術(shù)具備的一系列優(yōu)點(diǎn)，那么，我們就能夠看到其應(yīng)用的前景與范圍，目前技術(shù)在電廠發(fā)展、電力并網(wǎng)、海上平臺等領(lǐng)域有著更加廣泛的應(yīng)用，也取得了好的應(yīng)用效果，在未來發(fā)展中，技術(shù)應(yīng)用將會向更多方向拓展。我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城市建設(shè)不斷推進(jìn)，城市發(fā)展需要良好的電力供給，而電網(wǎng)的拓寬，給技術(shù)帶來了良好的機(jī)遇，為了保證城市電網(wǎng)快速發(fā)展，就需要有效解決好技術(shù)發(fā)展難題，大部分城市電網(wǎng)負(fù)荷增多，人們對電力的需求量增加，那么，全新的技術(shù)就會提高整體電量供應(yīng)能力，保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為人們提供更加穩(wěn)定的電力能源。

3.2 替代交直流聯(lián)網(wǎng)

隨著我國西部開發(fā)的建設(shè)速度加快，西部地區(qū)對能源需求量增加，西部地區(qū)資源也越來越集中，我國90%水電幾乎都集中在西部，東部地區(qū)雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，但能源資源并不發(fā)達(dá)，東部地區(qū)能源與負(fù)荷量與西部相比恰好相反。這就直接造成了地區(qū)間的能源失調(diào)，要想實(shí)現(xiàn)用電需要，則需要可靠的技術(shù)進(jìn)行電力傳輸，保證電力遠(yuǎn)距離供應(yīng)。從當(dāng)前的技術(shù)形態(tài)看，柔性直流輸電技術(shù)還不能承擔(dān)這項(xiàng)長距離傳輸任務(wù)，進(jìn)行傳輸時，會出現(xiàn)一些阻礙，影響電力穩(wěn)定性，要想全面發(fā)揮技術(shù)能力，則要在實(shí)踐過程中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)能力，克服自身存在的不足，解決好兩個主要問題，一是用碳化硅替代二氧化硅，找到替代部分，就能夠有效改變VSC材料性能，全面提高絕緣性和耐熱性，才能達(dá)到長距離傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，保證大容量電流長距離運(yùn)輸不受限。二是加強(qiáng)電流直流斷路器改良，有效解決好應(yīng)用故障，在技術(shù)上尋求全新的突破，如果有效解決了故障的問題，那么，柔性直流輸電技術(shù)將會成為未來最主要的技術(shù)，也可能會代替?zhèn)鹘y(tǒng)輸電技術(shù)，承擔(dān)長距離大容量輸電任務(wù)。

3.3 在孤立負(fù)荷供電方面的應(yīng)用

柔性直流輸電技術(shù)可以全面實(shí)現(xiàn)無源網(wǎng)絡(luò)直接供電，輸電功率大小不受限，不受環(huán)境條件的影響，偏僻海島或村莊輸電，技術(shù)難度大，解決的問題多，一般運(yùn)用孤立負(fù)荷主網(wǎng)，而要想實(shí)現(xiàn)交流供電，其整體技術(shù)難度大，當(dāng)前看，一些地區(qū)還在使用柴油機(jī)組就地發(fā)電。這種原始的落后方法，雖然能夠解決當(dāng)?shù)厝擞秒妴栴}，但是對環(huán)境污染較大，消耗大量能源，其弊端大于優(yōu)勢，要想全面建立資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會，則要解決好這些問題，柔性直流輸電技術(shù)就能夠全面解決這些問題，保證了用電需求。

4 結(jié)束語

柔性直流輸電技術(shù)有著自身的優(yōu)勢，只有全面發(fā)揮優(yōu)勢，提高技術(shù)成熟度，全面創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展，才能夠?qū)崿F(xiàn)良好的應(yīng)用，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，為人們美好生活提供能源，技術(shù)創(chuàng)新也能夠促進(jìn)我國電力事業(yè)持續(xù)發(fā)展。

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