直流輸電的特點及發(fā)展前景

陳江艷　杜詩明

摘 要：直流輸電具有輸送距離長、輸電容量大等特點，隨著科學技術(shù)地不斷發(fā)展創(chuàng)新，生活水平地逐步提升，直流輸電在未來將得到更加廣泛地應用。

關鍵詞：直流輸電；發(fā)展前景；特點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.161

0 引言

迄今為止，直流輸電已經(jīng)發(fā)展了百余年了，但是，由于當時工業(yè)水平較低，直流電機地串接運行十分復雜，技術(shù)發(fā)展一直跟不上，直流輸電地發(fā)展受到了極大制約，根本無法與后來出現(xiàn)的交流輸電競爭。

而到了20世紀50年代后，工業(yè)水平大量發(fā)展，電力需求與日俱增，與此同時，輸送的距離要求也越來越遠。與交流輸電相比之下，直流輸電有更好的經(jīng)濟效益和運行特性，因而直流輸電因再次回到人們的眼球。

1 直流輸電的特點

1.1 直流輸電系統(tǒng)的基本構(gòu)成

直流輸電是指以直流電流傳輸電能，直流輸電系統(tǒng)主要由換流站（整流站和逆變站）、直流線路、交流側(cè)和直流側(cè)的電力濾波器、無功補償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護、控制裝置等構(gòu)成。

1.2 直流輸電的優(yōu)點

（1）當輸送功率相同時，直流輸電線路的造價低于交流輸電線路，因為直流輸電線路一般只用兩根輸電線，而交流輸電需要三根，因此可以減少材料、運輸、架設等費用，減少占地面積，節(jié)約很多資源，這也符合當今社會強調(diào)環(huán)保節(jié)約的號召。

（2）在輸電過程中，由于直流輸電的導線只有兩根，所以不容易產(chǎn)生自感與互感的現(xiàn)象，消耗的電能也就越少，同時，直流輸電的傳輸速度越快，而且更加穩(wěn)定，也就更加安全，不會產(chǎn)生過多的干擾。

（3）如今，很多國家都在鋪設海底電纜，直流輸電的電容量比較大，因而他的運輸功率也就很高，而且它不會產(chǎn)生電磁感應，對于輸送電線的傷害也就更小，使絕緣層不會過快損壞。

（4）直流輸電的輸送距離長，換作交流輸電，每隔一定距離就需要一些變壓器來轉(zhuǎn)化電壓，這就增加了投入，而直流輸電就不存在這樣的問題，它可以直接送達目的地，輸電不再受到輸送距離的限制，同時，也減少了因為電流過載過大而產(chǎn)生的斷路現(xiàn)象，更加穩(wěn)定。

（5）現(xiàn)在，在我們的日常生活中飽受停電的困擾，如果采用直流輸電就可以有效地避免，直流輸電采用雙級輸電，兩條線路相互不干擾，如果其中一條發(fā)生短路，另一條線路也能將電流送到，而且，他的調(diào)節(jié)速度快，運行可靠，直流輸電通過晶閘管換流器能方便、快捷地調(diào)節(jié)有功率和實現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)。

（6）向用電密集的大城市供電，在供電距離達到一定程度時，用高壓直流電纜更為經(jīng)濟，同時直流輸電方式還可以作為限制城市供電電網(wǎng)短路電流增大的措施，有利于在故障時交流系統(tǒng)間的快速緊急支援和限制事故擴大。

1.3 直流輸電的缺點

（1）直流輸電換流站時一個必不可少的設施，但是它的造價相對于交流變電所的造價來說要貴不少，里面的大多數(shù)設備十分精密，而且數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)復雜，造價太高，甚至有的還要依靠于國外進口，同時它的運行，維護成本也遠高于交流變電所，可靠性也較差。

（2）換流器也是關鍵的一個問題，換流器對交流側(cè)來說，除了是一個負荷或電源以外，還是一個諧波電流源；對直流側(cè)來說，它還是一個諧波電壓源。換流裝置工作時產(chǎn)生高次諧波干擾，因此需要投入抑制無線電雜音干擾和過濾高次諧波的設施。

（3）目前，由于直流輸電技術(shù)還不夠成熟，因此無法完成升壓和降壓。由于沒有電流過零點可以利用，滅弧問題難以解決，給制造帶來困難。而且，尚沒有足夠的直流段路器來做成多端電網(wǎng)。

（4）直流輸電采用雙極輸送，在一條輸電線出現(xiàn)短路時，另一條可以繼續(xù)完成輸送，時因為使用了大地回路，而大地回路僅僅在緊急情況下使用，因為土地中埋設了金屬設備，大量電流流過，再加上土壤中的水分，極易造成對金屬造成腐蝕，損失也很大。

2 直流輸電的發(fā)展前景

首先，各國對電力系統(tǒng)并網(wǎng)十分感興趣，而且，一般來說，感興趣的國家之間相隔較遠，所以按傳輸情況來說，目前的交流電輸電方式并不合適，它浪費掉的電能實在太多了，所以還是只有靠直流輸電。目前各國早已對直流輸電進行大量實驗，那么等到投產(chǎn)使用也是不遠了，一旦可以投產(chǎn)使用，那么對交流電站的沖擊是十分之大的，直流輸電的優(yōu)勢太顯著了，無電磁感應，所以很少會產(chǎn)生電容電流來加大阻礙，使傳輸速度進一步得到提升，大大地加強了傳輸電能的穩(wěn)定性和安全性。

其次，現(xiàn)在是一個每天都在不斷發(fā)展與變化的世界，物價幾乎每天都在提升，在未來還不知道會是什么樣，就目前而言，國家占地給拆遷費就已經(jīng)很多了，在未來，隨著人口的增長，地價必回上漲，所以直流輸電就成為了解決問題的關鍵。直流輸電輸送距離遠，可以直接送到想要去的地方，大大減少了架設許多電線桿與高架塔的支出，減少了占地面積，從而讓土地得到更好的應用。所以，直流輸電在未來的價值還是十分可觀的。

再就要說到我們國家的礦產(chǎn)資源，河流資源分布的問題了。中國的煤炭、石油、天然氣、礦物大多分布在西北方，而南方有長江，有著名的葛洲壩、三峽大壩水利工程，可以發(fā)電，然而，一旦進入夏季用電高峰期，南方各大城市的用電便開始變得緊張。反觀北方有許多火力發(fā)電廠，用電一點不緊。如果可以采用直流輸電的方式，那么可以大大緩解用電壓力，到冬天時也可以為寒冷的北方分擔壓力，把多余的電額傳輸?shù)奖狈?，形成互補，不會造成資源的浪費。

最后，隨著時代地發(fā)展，越來越多的人意識到環(huán)境問題，環(huán)境地保護刻不容緩，所以科學家們大多開始著手開發(fā)無污染的新能源，但是這都需要一個優(yōu)秀的傳輸方法，直流傳輸自然時倍受青睞，特別是還有近幾年開始投入使用的特高壓技術(shù)，這也是基于直流傳輸開發(fā)出來的新型傳輸方法，所以，更加說明了直流傳輸有很多可取之處。不論如何，直流傳輸發(fā)展起來的趨勢已經(jīng)是勢不可擋了，這是未來會頗受關注的話題。

3 結(jié)語

在各國政府大力支持下，直流輸電正處于大力發(fā)展階段，而且在輸送電流的過程中，幾乎全都是超高壓。單回線路的輸電能力比前階段有了很大增加，發(fā)展速度很快。直流輸電從常規(guī)直流輸電向VSC-HDVC轉(zhuǎn)變，達到有功無功快速獨立控制，潮流反轉(zhuǎn)方便快捷，事故后快速恢復和黑啟動能力，可以向無緣電網(wǎng)供電。未來的日子還有很長，直流輸電的技術(shù)必定會變得成熟實用，成為我國乃至全世界的主要輸電方式。

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