柔性直流輸電技術推動新能源電力大規模使用

北極星輸配電網訊:近日，南方電網公司成功研製出世界首個特高壓柔性直流換流閥，這是該公司承擔的國家重點研發計劃項目「高壓大容量柔性直流輸電關鍵技術研究與工程示範應用」的成果，意味著我國柔性直流技術將從現有的最高電壓等級±350千伏提高到±800千伏特高壓等級，送電容量從現有的最高100萬千瓦等級提升至500萬千瓦，開啟直流輸電新時代。

關鍵裝備突破助柔直發展

據了解，在沒有難以逾越的地理、政治、技術障礙的情況下，交流往往是佔主導地位的聯網方式，如美國、歐洲、俄羅斯電網的發展均以交流為主，構建了大型互聯同步電網。但隨著廣域交流大電網的形成，交流電網的技術問題也不斷湧現，如同步問題、穩定性問題、輸電距離問題等。同時，交流輸電技術存在著一些無法克服的固有缺陷，如存在無功功率、不適合分布式電源接納等。

相比之下，柔性直流輸電技術是基於IGBT的新一代輸電技術，通過改變電壓源換流器的輸出電壓相角和幅值，實現有功及無功的獨立、快速調節，是目前世界上可控性最高、適應性最好的輸電技術，在可再生能源併網、直流網路構建、弱系統聯網、大型城市供電等領域具有技術優勢。同時，柔性直流輸電系統可實現弱電網的受電和供電，輸電距離不受電纜充電功率限制，是實現遠海風電基地彙集與輸送的最佳技術手段。

隨著電力電子相關技術的發展，制約柔性直流輸電發展的主要技術難題正逐步被解決。作為柔性直流輸電的心臟，換流閥是直流電和交流電相互轉換的橋樑，在柔性直流主設備中技術含量最高、挑戰最大。此次研製的世界首個特高壓柔性直流輸電換流閥，解決了柔性直流輸電系統應用於架空輸電線路時存在的「直流故障自清除與系統重啟動、降直流電壓運行、閥組在線投退」三大難題，為構建架空柔性直流輸電、多端直流輸電系統和直流電網提供了強有力的技術支撐。

推動新能源電力大規模使用

近年來，我國相繼建成上海南匯柔性直流示範工程（直流電壓±30千伏）、廣東汕頭南澳±160千伏多端（四端）柔性直流輸電示範工程、浙江舟山±200千伏五端柔性直流工程、廈門±320千伏柔性直流工程等，同時在魯西背靠背換流站工程中應用了大容量直流輸電技術（柔直單元容量1000兆瓦，直流電壓±350千伏）。按照相關規劃，我國將建設張北可再生能源±500千伏柔性直流電網示範工程、渝鄂直流背靠背聯網工程等，柔性直流輸電技術應用不斷推進，同時電壓等級、容量等也在提高。

全球能源互聯網研究院副院長湯廣福曾表示：「為滿足全球能源互聯網中大規模可再生能源基地的開發與併網，需要更遠輸送距離、更高性能、更靈活可靠的電力傳輸手段。在超高電壓、超大容量柔性直流換流技術及裝備方面，要突破±800千伏、±1100千伏及以上柔性直流輸電關鍵技術及裝備，實現更大容量、更遠距離、更高效率的大規模可再生能源基地併網。」

據了解，相比常規特高壓直流，特高壓柔性直流輸電應用於輸送新能源發電時，無需為了給換流器提供工作電壓配套建設容量達新能源發電3倍的火電，從而大幅降低新能源發電輸送系統的整體成本，有助於將清潔能源輸送得更遠、更平穩。也就是說，隨著柔性直流技術的突破，可以解決現有新能源電力僅能依靠與火電打捆外送或就地消納的瓶頸問題，將有效推動新能源電力大規模使用。

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