對我國高壓直流輸電的探討

胡坤　蔣欣峰　丁詩洋

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化水平不斷提高，我國的用電量越來越大，采用高壓直流輸電的方法能夠有效減少在線路傳輸過程中的用電損耗，解決遠(yuǎn)距離、大容量、高電壓輸送電的問題。本文主要研究了我國高壓直流輸電的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了高壓直流輸電的特點以及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：高壓直流；輸電；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.171

1 前言

由于我國的技術(shù)水平相對落后，導(dǎo)致我國電力系統(tǒng)的發(fā)展相對滯后，我國能源分布與電力資源使用很不均衡，電力輸送的特點為大容量、長距離輸電，為了減少電量損耗，我國目前主要研究高壓直流輸電技術(shù)和特高壓直流輸電技術(shù)。隨著我國高壓直流輸電技術(shù)日趨成熟，高壓直流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，標(biāo)志著我國高壓直流輸電時代的來臨。

2 高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國關(guān)于高壓直流輸電技術(shù)的研究起步較晚，發(fā)展也相對滯后，由于技術(shù)不成熟，至今也沒有在電力輸送系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。我國目前采用的輸電發(fā)展為全國聯(lián)網(wǎng)、南北互供、西電東輸?shù)内厔荩陙恚覈邏褐绷鬏旊娂夹g(shù)取得了顯著進步，隨著高壓直流輸電技術(shù)日趨成熟，我國將逐漸興建一批遠(yuǎn)距離、大容量、超高壓的直流輸電工程，采用高壓直流輸電新技術(shù)，能夠減少輸電損耗，提高輸電效率，進一步完善我國電網(wǎng)建設(shè)，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

我國電力輸送的現(xiàn)狀為長距離、大容量輸電，所以采用直流非同步聯(lián)網(wǎng)的方式能夠有效的維護電網(wǎng)的穩(wěn)定，解決多網(wǎng)互聯(lián)的環(huán)流問題以及非協(xié)議功率傳輸問題，實現(xiàn)對短路電流的限制。直流聯(lián)網(wǎng)可以快速安全的調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)，通過快速的故障支援有效的減少輸送電事故損失。但是高壓直流輸電也存在著自身的缺陷，高壓直流輸電換流裝置的價格比較昂貴，購置或更換的成本高；高壓直流輸電兩端換流站消耗的無功功率多，需要進行無功補償，高壓直流輸電中換流器容易產(chǎn)生諧波影響，造成發(fā)電機和電容器過熱，也對換流器和通信系統(tǒng)產(chǎn)生影響；不能通過變壓器改變電壓等級等等。也就是說，我國高壓直流輸電技術(shù)發(fā)展還不十分成熟，盡管高壓直流輸電優(yōu)勢明顯，但仍有很多問題亟待解決。

3 高壓直流輸電技術(shù)的特點

3.1 限制短路電流

高壓直流輸電技術(shù)能夠有效的限制短路電流，傳統(tǒng)的交流電輸電方式需要連接兩個交流輸電系統(tǒng)，在很大程度上增加了短路電流的容量，甚至需要增加限流裝置或更換斷路器。如果在兩個交流系統(tǒng)中采用高壓直流輸電技術(shù)，高壓直流輸電會將短路電流控制在合理的范圍內(nèi)，也就是額定功率附近，電流輸送系統(tǒng)的短路容量也就不會隨著系統(tǒng)互聯(lián)而出現(xiàn)增大的問題，提高輸電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

電網(wǎng)互聯(lián)成為我國電力輸送系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上實現(xiàn)了電網(wǎng)互聯(lián)的穩(wěn)定性和可靠性，提高了電網(wǎng)輸電效率，減少了輸電損耗，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.2 節(jié)省線路走廊

目前我國普遍采用500kv電壓進行輸送電，在相同電壓的情況下，一條交流輸電線路走廊需要50m，而一條支流輸電線路走廊只需要40m，而支流輸電的容量是交流的兩倍，也就是說，高壓直流輸電技術(shù)效率更高，高壓直流輸電更具有經(jīng)濟性。

3.3 輸電調(diào)節(jié)快速、運行穩(wěn)定

高壓直流輸電技術(shù)能夠根據(jù)用電需求快速調(diào)整有功功率，通過可控硅換流器快速實現(xiàn)輸電功率流動方向的改變，在電力輸送系統(tǒng)正常運行的情況下，高壓直流輸電技術(shù)能夠確保電量的穩(wěn)定輸送，在發(fā)生系統(tǒng)故障時，故障系統(tǒng)可以依靠健全系統(tǒng)的支援有效的解決故障，也能夠有效的控制次同步振蕩和震蕩阻尼，提高電力輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在并列輸送交流電和直流電的過程中，如果交流電線路出現(xiàn)短路，為了避免發(fā)電機轉(zhuǎn)子加速可以在短時間內(nèi)增大直流電的輸送功率，確保電力輸送系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

3.4 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定

當(dāng)高壓直流輸電處于穩(wěn)定運行狀態(tài)時，線路沒有電容電流，沿線電壓分布穩(wěn)定，不會出現(xiàn)當(dāng)輕載、無空時長線中部及受端發(fā)生電壓異常升高的問題，也不需要并聯(lián)電抗補償。高壓直流輸電不存在輸電系統(tǒng)穩(wěn)定問題，可以進行電網(wǎng)非同期互聯(lián)，而交流電力系統(tǒng)中所有的同步發(fā)電機都保持同步運行。在輸電電壓一定的情況下，交流輸送在很大程度上受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、輸送功率、輸電距離以及輸電參數(shù)等因素的限制，所以必須采取有效措施確保輸電系統(tǒng)穩(wěn)定，從而提高了輸送電運行的費用。高壓直流輸電不受距離和容量的影響，同步運行穩(wěn)定性也不能限制高壓直流輸電，而且高壓直流輸電還能夠?qū)崿F(xiàn)兩個不同頻率的輸電系統(tǒng)的鏈接，形成非同期聯(lián)網(wǎng)，可以有效提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

4 我國高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展前景

高壓直流輸電在遠(yuǎn)距離、大容量的輸電系統(tǒng)中有著獨特的優(yōu)勢，經(jīng)過幾十年的研究和實踐，在實際應(yīng)用中取得了突破性的進展。隨著高壓直流輸電日趨成熟，必然會在今后輸送電系統(tǒng)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在今后的研究中，我們需要充分利用高壓直流輸電技術(shù)遠(yuǎn)距離、大容量輸電方面的優(yōu)勢，在能源分布與用電不均衡的地區(qū)采用高壓直流輸電能夠有效提高輸電效率，減少輸電損耗，提高輸電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。同時高壓直流輸電實現(xiàn)了電源系統(tǒng)與負(fù)荷中心的直接連接，不但節(jié)能環(huán)保，而且降低了輸電費用。在今后的發(fā)展中，還需要進一步規(guī)劃高壓直流輸電電網(wǎng)的分布，通過高壓直流輸電將整個電網(wǎng)進行分區(qū)、分層，形成多個同步網(wǎng)。我國輸電方式的發(fā)展趨勢是結(jié)合利用直流輸電和交流輸電，取長補短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，形成新型、高效、安全的供電網(wǎng)絡(luò)，從而滿足我國不同地區(qū)對電網(wǎng)的需求，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]任重.我國高壓直流輸電的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析[J].電力系統(tǒng)，2012.

[2]李靜芝，王建安.我國高壓直流輸電的新發(fā)展[J].電力科學(xué)，2010.