柔性直流输电技术推动新能源电力大规模使用

 近日，南方电网公司成功研制出世界首个特高压柔性直流换流阀，这是该公司承担的国家重点研发计划项目“高压大容量柔性直流输电关键技术研究与工程示范应用”的成果，意味着我国柔性直流技术将从现有的最高电压等级±350千伏提高到±800千伏特高压等级，送电容量从现有的最高100万千瓦等级提升至500万千瓦，开启直流输电新时代。

关键装备突破助柔直发展

据了解，在没有难以逾越的地理、政治、技术障碍的情况下，交流往往是占主导地位的联网方式，如美国、欧洲、俄罗斯电网的发展均以交流为主，构建了大型互联同步电网。但随着广域交流大电网的形成，交流电网的技术问题也不断涌现，如同步问题、稳定性问题、输电距离问题等。同时，交流输电技术存在着一些无法克服的固有缺陷，如存在无功功率、不适合分布式电源接纳等。

相比之下，柔性直流输电技术是基于IGBT的新一代输电技术，通过改变电压源换流器的输出电压相角和幅值，实现有功及无功的独立、快速调节，是目前世界上可控性最高、适应性最好的输电技术，在可再生能源并网、直流网络构建、弱系统联网、大型城市供电等领域具有技术优势。同时，柔性直流输电系统可实现弱电网的受电和供电，输电距离不受电缆充电功率限制，是实现远海风电基地汇集与输送的最佳技术手段。

随着电力电子相关技术的发展，制约柔性直流输电发展的主要技术难题正逐步被解决。作为柔性直流输电的心脏，换流阀是直流电和交流电相互转换的桥梁，在柔性直流主设备中技术含量最高、挑战最大。此次研制的世界首个特高压柔性直流输电换流阀，解决了柔性直流输电系统应用于架空输电线路时存在的“直流故障自清除与系统重启动、降直流电压运行、阀组在线投退”三大难题，为构建架空柔性直流输电、多端直流输电系统和直流电网提供了强有力的技术支撑。

推动新能源电力大规模使用

近年来，我国相继建成上海南汇柔性直流示范工程（直流电压±30千伏）、广东汕头南澳±160千伏多端（四端）柔性直流输电示范工程、浙江舟山±200千伏五端柔性直流工程、厦门±320千伏柔性直流工程等，同时在鲁西背靠背换流站工程中应用了大容量直流输电技术（柔直单元容量1000兆瓦，直流电压±350千伏）。按照相关规划，我国将建设张北可再生能源±500千伏柔性直流电网示范工程、渝鄂直流背靠背联网工程等，柔性直流输电技术应用不断推进，同时电压等级、容量等也在提高。

全球能源互联网研究院副院长汤广福曾表示：“为满足全球能源互联网中大规模可再生能源基地的开发与并网，需要更远输送距离、更高性能、更灵活可靠的电力传输手段。在超高电压、超大容量柔性直流换流技术及装备方面，要突破±800千伏、±1100千伏及以上柔性直流输电关键技术及装备，实现更大容量、更远距离、更高效率的大规模可再生能源基地并网。”

据了解，相比常规特高压直流，特高压柔性直流输电应用于输送新能源发电时，无需为了给换流器提供工作电压配套建设容量达新能源发电3倍的火电，从而大幅降低新能源发电输送系统的整体成本，有助于将清洁能源输送得更远、更平稳。也就是说，随着柔性直流技术的突破，可以解决现有新能源电力仅能依靠与火电打捆外送或就地消纳的瓶颈问题，将有效推动新能源电力大规模使用。