高压直流输电技术现状及发展前景

王峥

摘要：随国内外高压直流输电技术的不断发展，直流输电设备的制造水平也不断提高，为持续推动我国输电工程建设发展，本文对主要高压直流的最新技术应用及发展前景进行了总结，通过对高压直流运行方式的总结，指出未来技术的发展前景，结合当下输电工程建设中的应用，对直流输电技术中的尖端技术进行解析，重点分析了各类高压直流输电技术在工程建设中应用的利弊。

关键词：高压直流输电技术;远距离输电;西电东送;大电网互联

众所周知，我国幅员辽阔，能源分配不均，负荷发展不均衡，水资源集中在西南省份，煤炭资源集中在中部、西北省份，负荷集中在东部沿海地区，因此必须另一方 面，电网互联是电力工业发展的必然趋势。近年来我国多项大中型输电工程已成功使用此项输电技术取得了显著的成果，高压输电技术在实现电力市场经济中也有着多项交流电所不能替代的优势，在实现大电网互联中有着至关重要的作用。

1 直流输电系统简介

在直流输电系统中，只有输电线路是直流供电的，发电和供电系统仍然是交流供电。输电线路开始时，发电系统的交流电流由输电变压器供电，送至整流装置。整流器的主要部件是用于交流/直流转换的晶闸管变换器和整流阀。其功能是将高压交流电流转换为高压直流电流，并传输到输电线路。直接电能通过输电线路传输给变频器。转换器的结构与整流器的结构相同，但效果相反。它们通过高压交流电流变换高压直电流。然后，通过转换变压器将电力从交流系统传输到交流系统，从而降低电压。在直流输电系统中，通信系统的电能也可以通过改变变换器的控制状态发送到直流系统，即变流器和变换器可以相互转换。

2 高压直流输电特点概述

架空线路一般三条导线用于通信，两条导线用于直流。将陆地或海水用作回路时，只需要一条导线，从而大大节省了建造成本。对于电缆而言，直流母线的 许用工作电压大约是交流电流的三倍，因为绝缘电路的电阻比交流电流高得多，如油纸电缆，而直流电缆的投资要小得多。每年的电力损失很小。只使用两条直流架空输电线路，导体电阻损失小于交流电流传输;无灵敏度或耐受性的被动损耗;在没有皮肤效应的情况下，驾驶员的横截面得到充分利用。此外，DC航空公司的空间负荷效应使其晕损和无线电干扰低于通信线路。系统十分稳定，能够实现电网异步连接，交流电源系统中的所有同步发电机保持同步运行速率，实现电网异步连接，提高系统稳定性。限制短路电流。当两个交流电 源系统通过电力线连接时，短路能力会增加，这可能需要更换断路器或添加限电装置。但是，当两个通信系统通过直流输电线路连接时，直流系统的恒流控制会迅速限制短路电流，并且不会因互连而增加短路容量。直流输电能通过晶闸管变换器快速调 节有功功率，实现潮流逆转，保证正常时输出稳定，发生事故时能实现对故障系统的紧急音频支持，以及振荡阻尼和同步二次振荡抑制。当交流和直流同时运行时，如果交流短路，则可暂时增加直流传输功率，以降低发电机转子的加速度，提高系统的可靠性。直流线路沿线电压分布稳定，在既无空负荷又无轻负荷的情况下，无需补偿并联电阻。

3 发展前景

3.1 远距离传输中的应用

电子技术的不断发展，为各个行业都带来的新的机会，高压输电也不例外。随着换流器的价格不断降低，高压直流输电工程的成本也不断降低，加上其独有的稳定、可控等性能优势，就成为了远距离输电的首要选择。目前，高压直流远距离输电技术已在世界各地广泛应用，随其成本不断的降低，其优势进一步扩大，在全世界电力运输的比重也将愈加增大。

3.2 大电网互联中的应用

高压直流输电在海底远距离传输中的具有无可替代的位置，独有的大电网互联可以有效地提高供电的可靠性、节约投资、提高运行效益。鉴于高压直流输电技术在远距离供电中的显著优势，世界各国势必会不断增加高压直流输电工程，减少电网间的相互影响作用、短路容量，保持电网稳定性。

3.3 应用范围扩大

城市化进程的不断加剧，城市中心供电越来越集中化、狭窄化，供电压力不断增大，地下电缆输电就成了城市中心供电日后发展的主要方向，城市人口的不断聚集导致城市供电电容日益增大，供电网的短路容量也势必会增大，电网的故障率也会大大增加，采用直流输电可以有效地避免电容电流的产生，因其良好的功率控制性能，大大避免了短路容量的产生，保障了城市电网的安全性。直流大电网供电，可以发挥其集中供电，保障发电时的环保、优质、高效、廉价等电力特点。而小规模交流电发电厂，一般都是采用火力发电来进行的，成本高、能量消耗大、污染重，经济效益差。与此相比，大电网高压直流输电的无论从经济效益还是环境保护层面都更具有优势，并可为日益显著的城市化贡献自己的力量。

3.4 市场化运作优势

顺应经济市场变化，送要求电力输送安全、可靠、經济，而要做到电力的可靠性，就必须要保证能够实现系统潮流的控制，电力在电网中自由传输。要实现能够灵活地控制电网电流传输，高压直流电与交流电相比有着独特的优势，高压直流电可以不受交流电网两端的影响，可以严格按照电力输送计划实时监控，可以有效地避免环流、潮流绕行等现象，提高电力市场的管理效率。我国国土面积，幅员辽阔，资源优化配置中重要的一环就是西电东送。能够实现西电东送，高压直流在远距离输电中发挥了不可替代的作用。随着全国大电网互联工程的不断推进，电力市场的进一步开放，高压直流输电在电力市场化的舞台上将担当越来越重要的角色，随输变新材料的出现，直流输电设备成本的降低，高压直流的输电优势愈加明显，更加确定了其在世界输电市场中的竞争力。

结束语：

综上，由于其远距离输电和互连的独特优势，连续高压输电在东西输电、南北互连和国家电网互连项目中发挥着重要作用。随着电气和电子部件的进一步发展、信息技术的改进，预计高压直流运输的应用前景将会更广阔。

参考文献

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