1柔性直流輸電工程技術(shù)介紹
1.1柔性直流輸電換流器技術(shù)
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(kāi)關(guān)型兩類。可控電源型交流器的儲(chǔ)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(guò)改變橋臂的等效電壓，間接改變交流側(cè)輸出電壓。可控開(kāi)關(guān)型換流器的換流橋臂等效為可控開(kāi)關(guān)，通過(guò)適當(dāng)?shù)拿}寬調(diào)制技術(shù)控制橋臂的開(kāi)通與關(guān)斷，將直流側(cè)電壓投遞到交流側(cè)。目前投入工程應(yīng)用的換流器技術(shù)中，無(wú)論是兩電平還是半橋型模塊化多電平換流器，均存在無(wú)法在直流故障下實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)隔離的問(wèn)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(fù)，在直流電壓急劇降低時(shí)，仍然可以支撐交流電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流側(cè)短路電流的抑制作用。
1.2柔性直流輸電控制與保護(hù)
柔性直流輸電保護(hù)系統(tǒng)的主要功能是保護(hù)輸電系統(tǒng)中所有設(shè)備的安全正常運(yùn)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(yùn)行設(shè)備，以保證剩余系統(tǒng)的安全運(yùn)行。高壓直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)配置需要同時(shí)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(yùn)行維護(hù)。基于模塊化多電平換流器系統(tǒng)保護(hù)策略兩者主要的區(qū)別在于具體的保護(hù)區(qū)分和保護(hù)算法設(shè)計(jì)，大致可分為交流側(cè)保護(hù)、換流器保護(hù)和直流區(qū)保護(hù)。
2柔性直流輸電工程應(yīng)用領(lǐng)域及現(xiàn)狀
2.1柔性直流輸電工程應(yīng)用領(lǐng)域
現(xiàn)階段由于柔性直流輸電技術(shù)特點(diǎn)，其構(gòu)成的系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)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(lǐng)域。用于風(fēng)電、太陽(yáng)能等功率輸出波動(dòng)較大的可再生能源接入，可以緩解功率波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)，改善電能質(zhì)量。用于海島、海上鉆井平臺(tái)供電時(shí)，可以充分發(fā)揮柔性直流系統(tǒng)自換相的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，大幅減少投資及運(yùn)行費(fèi)用。用于向城市中心供電，可以控制有功及無(wú)功功率，解決電壓閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并且可以在無(wú)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(fù)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(dú)立調(diào)節(jié)無(wú)功功率、不提供短路電流等技術(shù)特征，解決大規(guī)模電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性及短路電流超標(biāo)等問(wèn)題。
2.2國(guó)外柔性直流輸電工程應(yīng)用現(xiàn)狀
截至2012年底，全球共有16個(gè)國(guó)家投入柔性直流輸電工程建設(shè)，其中有13個(gè)柔性直流輸電工程投入運(yùn)行，其中四個(gè)用于風(fēng)電廠接入電網(wǎng)，6個(gè)用于電網(wǎng)間互聯(lián)，1個(gè)用于大型城市的供電，2個(gè)用于海上鉆井平臺(tái)供電。
2.3國(guó)內(nèi)柔性直流輸電工程應(yīng)用現(xiàn)狀
我國(guó)在柔性直流輸電工程技術(shù)研究與應(yīng)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(duì)于工程技術(shù)的研究少有涉及。2006年，國(guó)內(nèi)研究單位開(kāi)站了基于MMC的柔性直流輸電工程技術(shù)研究，在技術(shù)層面取得了突破性進(jìn)展，并于2011年7月在上海南匯投運(yùn)了中國(guó)首條柔性直流輸電示范工程。國(guó)家電網(wǎng)計(jì)劃于2014年在舟山電網(wǎng)建成一個(gè)5端柔性直流輸電工程，包含5個(gè)換流站，系統(tǒng)總?cè)萘?000MW，其中最大的換流站容量為400MW，直流電壓等級(jí)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(shè)與實(shí)施為未來(lái)實(shí)現(xiàn)海島供電、可再生能源并網(wǎng)、多端直流輸電等應(yīng)用，提供技術(shù)和工程上的良好借鑒。
3結(jié)論與展望
隨著社會(huì)的發(fā)展，全球應(yīng)對(duì)氣候變化的要求及能源供給安全形式日趨嚴(yán)峻，迫切需要構(gòu)建更為智能、清潔、高效、可靠的輸電網(wǎng)絡(luò)，因此柔性直流電技術(shù)也成了世界各國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的努力方向。柔性直流技術(shù)以其有功無(wú)功獨(dú)立調(diào)節(jié)、無(wú)源供電能力以及易于構(gòu)建直流電網(wǎng)等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著可關(guān)斷器件、直流電纜等設(shè)備技術(shù)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(shù)更有競(jìng)爭(zhēng)力。在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，隨著可再生能源結(jié)束電網(wǎng)的需求，以及智能電網(wǎng)升級(jí)改造等需求，世界范圍內(nèi)的柔性直流輸電應(yīng)用將會(huì)獲得更為深遠(yuǎn)廣闊的發(fā)展。未來(lái)的十年將是直流電網(wǎng)技術(shù)和建設(shè)快速發(fā)展的階段，隨著裝機(jī)容量的需求不斷提升，某些領(lǐng)域逐步取代傳統(tǒng)直流和交流輸電系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。
作者：路曉麗 單位：寧夏電力設(shè)計(jì)院