柔性直流技術(shù)

是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型直流輸電技術(shù)，國際上也稱為輕型直流輸電(HVDC Light)、新型直流輸電(HVDC Plus)，國內(nèi)將其命名為“柔性直流輸電”。

“柔性”一詞來源于英文Flexible，表示應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)為電網(wǎng)提供靈活的控制手段。

柔性直流輸電技術(shù)以電壓源換流器、自關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)為基礎(chǔ)，具有響應(yīng)速度快、可控性好、運(yùn)行方式靈活、可向無源網(wǎng)絡(luò)供電、不會出現(xiàn)換相失敗、換流站間無需通信以及易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、孤島供電等。

柔性直流輸電適用場景

柔性直流與常規(guī)直流的特性對比

國家電網(wǎng)公司于2011年7月投運(yùn)上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程，這是亞洲首個(gè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的柔直工程，直流電壓±30kV，換流站容量18MW。

在柔性直流輸電技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)成多端柔性直流輸電系統(tǒng)，可攜帶來自多個(gè)站點(diǎn)的風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉?，通過大容量、長距離的電力傳輸通道，到達(dá)多個(gè)城市的負(fù)荷中心。

2014年，國家電網(wǎng)公司在浙江舟山建設(shè)了世界首個(gè)五端柔性直流輸電工程，采用±200千伏直流電壓，分別在定海、岱山、衢山、洋山、泗礁建設(shè)一座換流站，容量分別為40萬千瓦、30萬千瓦、10萬千瓦、10萬千瓦、10萬千瓦，實(shí)現(xiàn)多個(gè)海上風(fēng)電場同時(shí)接入和電力輸送。

柔性直流輸電技術(shù)路線

進(jìn)一步研發(fā)和構(gòu)建柔性直流電網(wǎng)，以多能源基地大范圍直流互連為主要特征，為實(shí)現(xiàn)未來風(fēng)、光電力能源大基地外送提供可靠技術(shù)保證。

國家電網(wǎng)公司目前規(guī)劃在張家口國家級新能源綜合示范區(qū)和冬奧專區(qū)建設(shè)張北可再生能源±500千伏柔性直流電網(wǎng)示范工程(以下簡稱“示范工程”)，構(gòu)建輸送大規(guī)模風(fēng)、光、抽蓄等多種能源的4端環(huán)形柔性直流電網(wǎng)，預(yù)計(jì)2019年投運(yùn)。

落點(diǎn)分別在河北的張北縣、康?？h、豐寧縣和北京的延慶區(qū)，張北、康保換流站為送端，豐寧換流站為調(diào)節(jié)端，北京換流站為受端。張北、康保、豐寧、北京換流站容量分別為300萬千瓦、150萬千瓦、150萬千瓦、300萬千瓦。示范工程系統(tǒng)接線采用雙極方式，正負(fù)極均可獨(dú)立運(yùn)行，相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立環(huán)網(wǎng)。一極發(fā)生故障后，通過極控系統(tǒng)，另一極在設(shè)備通流能力允許情況下，可以轉(zhuǎn)帶故障極功率。

張北±500千伏柔性直流電網(wǎng)示范工程示意圖

示范工程系統(tǒng)接線采用雙極方式，正負(fù)極均可獨(dú)立運(yùn)行，相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立環(huán)網(wǎng)。一極發(fā)生故障后，通過極控系統(tǒng)，另一極在設(shè)備通流能力允許情況下，可以轉(zhuǎn)帶故障極功率。

建設(shè)柔性直流環(huán)形電網(wǎng)，

一是可靠性高，可實(shí)現(xiàn)故障后的潮流轉(zhuǎn)移;

二是靈活性好，可實(shí)現(xiàn)多種能源靈活交互，提升利用效率;

三是擴(kuò)展性好，易于在送受端擴(kuò)展新落點(diǎn)。

通過在張北構(gòu)建柔性直流環(huán)形電網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、風(fēng)能的晝夜互補(bǔ)，以及新能源與儲能電源的靈活能量交互，形成穩(wěn)定可控的電源送至受端電網(wǎng)，解決大規(guī)模新能源接入后的系統(tǒng)調(diào)峰問題，減小間歇性能源對受端交流電網(wǎng)的擾動(dòng)沖擊，實(shí)現(xiàn)新能源的“友好接入”。

在歐洲，為了將北海和大西洋的遠(yuǎn)海風(fēng)電、芬蘭和挪威的水電、非洲北部的太陽能接入電網(wǎng)，規(guī)劃并實(shí)施了基于柔性直流技術(shù)的全新輸電網(wǎng)，用來實(shí)現(xiàn)大范圍可再生能源的優(yōu)化配置。

預(yù)計(jì)在未來10年內(nèi)歐洲將建設(shè)20條以上的柔性直流工程，用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)國家之間的互聯(lián)和可再生能源的并網(wǎng)互補(bǔ)。英國、美國也均已規(guī)劃了多條柔性直流輸電工程，在未來20年逐步構(gòu)建柔性直流電網(wǎng)，以滿足其可再生能源發(fā)展的需求。

歐洲超級電網(wǎng)規(guī)劃

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