柔性直流輸電技術(shù)專利分析

摘要：柔性直流輸電作為新一代直流輸電技術(shù)，其無(wú)功率補(bǔ)償、無(wú)換相失敗、可向孤島供電及能進(jìn)行多端系統(tǒng)構(gòu)建等特點(diǎn)，在分布式新能源并網(wǎng)等領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。文章通過(guò)分析柔性直流輸電技術(shù)的專利數(shù)據(jù)，從申請(qǐng)趨勢(shì)、重點(diǎn)申請(qǐng)人、技術(shù)分支、技術(shù)演進(jìn)等方面，對(duì)柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行深入分析，為柔性直流輸電技術(shù)進(jìn)一步研發(fā)與應(yīng)用提供有益參考。

關(guān)鍵詞：柔性直流；直流輸電；專利分析；技術(shù)演進(jìn)

中圖分類號(hào)：TM76;G306" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著新能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，輸電網(wǎng)中電力電子設(shè)備越來(lái)越多，導(dǎo)致大量諧波注入輸電網(wǎng)，主網(wǎng)諧波諧振風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)始凸顯，嚴(yán)重影響主網(wǎng)架的安全穩(wěn)定運(yùn)行。伴隨科技的進(jìn)步，未來(lái)電力網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備消納大規(guī)模可再生能源發(fā)電的能力，并且輸電系統(tǒng)應(yīng)能夠有效地隔離新能源發(fā)電對(duì)交流電網(wǎng)造成的不利影響［1］。國(guó)家發(fā)改委、能源局在《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中指出，要推動(dòng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，創(chuàng)新電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)和運(yùn)行模式，穩(wěn)步推廣柔性直流輸電。柔性直流輸電是基于電壓源換流器的一種高壓直流輸電技術(shù)，在集成傳統(tǒng)常規(guī)直流輸電大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)兼具無(wú)功率補(bǔ)償、無(wú)換相失敗、可向孤島供電及能進(jìn)行多端系統(tǒng)構(gòu)建等特點(diǎn)，更加契合清潔能源的輸送，在提高電力傳輸效率、減少能源損耗、擴(kuò)大電網(wǎng)規(guī)模和提升電網(wǎng)穩(wěn)定性方面具有重要意義［2］。

在當(dāng)前全球能源轉(zhuǎn)型的背景下，柔性直流輸電技術(shù)能較好地解決風(fēng)電、太陽(yáng)能等清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)問(wèn)題，特大城市電網(wǎng)中存在的結(jié)構(gòu)薄弱、短路電流偏大、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償不足等問(wèn)題。截至2023年，國(guó)際上已經(jīng)投運(yùn)的柔性直流輸電工程數(shù)量達(dá)到51個(gè)，總變電容量超過(guò)60 GW［3］，主要應(yīng)用包括風(fēng)電送出、電網(wǎng)互聯(lián)、城市高密度負(fù)荷中心供電、海上平臺(tái)供電等。柔性直流輸電技術(shù)已逐漸成為直流輸電領(lǐng)域的發(fā)展主流，對(duì)電網(wǎng)發(fā)展格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，有望成為未來(lái)新能源輸送的關(guān)鍵技術(shù)［4］。

從目前的柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展來(lái)看，柔性直流輸電相關(guān)研究主要包括3個(gè)方面。一是柔性直流輸電元件及裝備，例如IGBT換流閥、直流斷路器等核心元器件、柔性直流電纜等裝備。二是柔性直流輸電控制方法及系統(tǒng)，例如多端多層次柔性直流輸電控制系統(tǒng)、電流控制方法、柔性直流輸電系統(tǒng)故障診斷等。三是柔性直流輸電測(cè)試及仿真，例如柔性直流輸電系統(tǒng)建模仿真、柔性直流控制保護(hù)裝備實(shí)時(shí)閉環(huán)測(cè)試等。柔性直流輸電也逐漸朝著降低輸電成本、提高系統(tǒng)可控性、靈活處理系統(tǒng)故障等方向發(fā)展。

柔性直流輸電技術(shù)是確保主網(wǎng)架安全穩(wěn)定運(yùn)行的一種手段，但是目前缺乏對(duì)該技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和研發(fā)熱點(diǎn)的研究。因此，有必要從整體上了解柔性直流輸電領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新態(tài)勢(shì)和專利布局情況，梳理技術(shù)熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，從專利的視角尋求確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的解決思路和解決方案。

1 柔性直流輸電技術(shù)專利分析

1.1 柔性直流輸電技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)

本文采用incoPat專利分析系統(tǒng)，結(jié)合關(guān)鍵詞、IPC分類號(hào)等檢索分析柔性直流輸電技術(shù)的全球?qū)＠麛?shù)據(jù)。從專利數(shù)量、技術(shù)領(lǐng)域、重點(diǎn)申請(qǐng)人等多個(gè)維度厘清柔性直流輸電技術(shù)基本情況。結(jié)合我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)現(xiàn)狀，揭示柔性直流輸電技術(shù)的創(chuàng)新方向和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1994—2023年柔性直流輸電技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)，如圖1所示。自1990年柔性直流輸電概念首次提出以來(lái)，歐洲率先開(kāi)展柔性直流輸電技術(shù)的探索，20世紀(jì)90年代末，ABB公司首次在高壓直流輸電中引入電壓源換流技術(shù)和脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，哥特蘭柔性直流輸電工程在瑞典建成投運(yùn)，首次實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，相關(guān)專利申請(qǐng)逐步出現(xiàn)。2000—2005年，相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量仍處于較低水平。自2006年起，我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)開(kāi)始從事柔性直流輸電相關(guān)技術(shù)研發(fā)，2008年，歐洲制定了以柔性直流為基礎(chǔ)的“超級(jí)電網(wǎng)”發(fā)展規(guī)劃，國(guó)際柔性直流輸電技術(shù)和工程迎來(lái)重要的發(fā)展機(jī)遇。2009—2017年，專利申請(qǐng)數(shù)量穩(wěn)步上升，柔性直流輸電作為支撐大規(guī)?？稍偕茉聪{、能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建和能源轉(zhuǎn)型必不可少的技術(shù)，研究熱度不斷提高且技術(shù)發(fā)展迅猛。2018—2023年，專利申請(qǐng)數(shù)量有所波動(dòng)，一方面，在本文檢索時(shí)，2022年和2023年申請(qǐng)的專利還有部分沒(méi)有公開(kāi)，因此，2023年數(shù)據(jù)呈明顯回落態(tài)勢(shì)；另一方面，表明柔性直流相關(guān)技術(shù)逐漸成熟，但從全球柔性直流輸電工程應(yīng)用發(fā)展情況以及整體專利申請(qǐng)趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)柔性直流輸電技術(shù)仍是直流輸電領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。

1.2 柔性直流輸電技術(shù)專利國(guó)家/地區(qū)分布

中國(guó)在柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量占比最大，超過(guò)總申請(qǐng)量八成，反映出我國(guó)在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)活躍度很高；其他國(guó)家和地區(qū)的專利總申請(qǐng)量占比明顯少于中國(guó)。歐洲作為最早進(jìn)行柔性直流輸電技術(shù)探索的地區(qū)，其專利申請(qǐng)量也占據(jù)一定份額，美國(guó)、韓國(guó)、日本專利申請(qǐng)量較少。但由于國(guó)外新能源發(fā)電如風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域起步較早，外加功率器件串聯(lián)升壓技術(shù)較為領(lǐng)先，在兩電平和三電平柔性直流輸電工程中也有不容小覷的實(shí)力，因此，歐洲在柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域具有至關(guān)重要的地位，如圖2所示。

對(duì)柔性直流輸電技術(shù)在全球不同國(guó)家或地區(qū)中專利申請(qǐng)量的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，在1994—2010年，歐洲的專利申請(qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，從側(cè)面說(shuō)明，歐洲柔性直流輸電技術(shù)起步最早，技術(shù)發(fā)展更為完備，尤其是2008年，歐洲提出基于柔性直流的超級(jí)電網(wǎng)（SuperGrid）規(guī)劃，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電及其他可再生能源發(fā)電的大范圍傳輸和分配，解決大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的挑戰(zhàn)，專利申請(qǐng)量顯著提升。中國(guó)柔性直流輸電技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)起步較晚，2003年，我國(guó)才開(kāi)始對(duì)柔性直流輸電技術(shù)進(jìn)行自主研發(fā)，2010年前我國(guó)始終處于技術(shù)發(fā)展的萌芽期。2011年，我國(guó)打破國(guó)外技術(shù)封鎖，完成首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柔性直流工程，我國(guó)專利申請(qǐng)量進(jìn)入高速增長(zhǎng)階段，其申請(qǐng)量占全球的份額也在不斷增大，超過(guò)歐洲成為專利年申請(qǐng)量最多的國(guó)家。隨著全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)和用戶側(cè)能源服務(wù)發(fā)展的提速，特高壓實(shí)現(xiàn)大范圍跨省跨區(qū)配置資源，配電網(wǎng)就地消納分布式新能源顯得尤為迫切。柔性直流輸電也正在快速向大容量、多端、雙極、背靠背等多個(gè)研究方向開(kāi)展實(shí)踐和探索。近年來(lái)，我國(guó)的柔性直流輸電發(fā)展迅速，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備了柔性直流輸電技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力，并達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

1.3 柔性直流輸電技術(shù)專利申請(qǐng)人分析

1.3.1 申請(qǐng)人類型構(gòu)成

柔性直流輸電技術(shù)專利申請(qǐng)人類型，如圖3所示。從圖3中可以看出，電網(wǎng)電力相關(guān)企業(yè)是柔性直流輸電技術(shù)的主力軍，其專利申請(qǐng)量2000余件，占比近六成；高校也展現(xiàn)出活躍的創(chuàng)造力，專利申請(qǐng)量將近1000件；其次為科研單位、個(gè)人和機(jī)關(guān)團(tuán)體所申請(qǐng)的專利，占比較少。

1.3.2 主要申請(qǐng)人排名

柔性直流輸電技術(shù)主要專利申請(qǐng)人排名如圖4所示。我國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)有限公司作為電力行業(yè)的領(lǐng)頭羊，其相關(guān)專利申請(qǐng)量超過(guò)1100件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩開(kāi)了其" 他申請(qǐng)人，形成了一超多強(qiáng)的局面。中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司也有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力，專利申請(qǐng)量超過(guò)400件。排名第3的是ABB集團(tuán)（瑞士），其在本技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)為287件；華北電力大學(xué)和許繼集團(tuán)分別位列第4和第5位，專利申請(qǐng)量均超過(guò)150件。后5位專利申請(qǐng)人專利申請(qǐng)數(shù)量差距不大，分別為阿爾斯通公司（法國(guó)）、特變電工新疆新能源股份有限公司、中國(guó)能源建設(shè)股份有限公司、清華大學(xué)以及中國(guó)西電電氣股份有限公司。在柔性直流輸電領(lǐng)域的前10位專利申請(qǐng)人中，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人占據(jù)8位，表明國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在柔性直流輸電領(lǐng)域占據(jù)重要地位，主要原因在于國(guó)家對(duì)清潔能源的高度重視和政策支持，推動(dòng)了能源電力相關(guān)企業(yè)研發(fā)建設(shè)柔性直流輸電項(xiàng)目，推動(dòng)了該行業(yè)的發(fā)展。此外，我國(guó)高等院校對(duì)柔性直流輸電技術(shù)研究關(guān)注較高，華北電力大學(xué)和清華大學(xué)等高校在柔性直流輸電領(lǐng)域有較多的專利申請(qǐng)，研發(fā)實(shí)力強(qiáng)勁。因此，國(guó)內(nèi)的企業(yè)可以充分利用該項(xiàng)資源，充分開(kāi)展與高校的產(chǎn)學(xué)研合作，提高自身技術(shù)實(shí)力，促進(jìn)高校成果轉(zhuǎn)化，加快研究進(jìn)度。

1.3.3 主要申請(qǐng)人專利應(yīng)用方向分布

通過(guò)技術(shù)聚類與人工數(shù)據(jù)校驗(yàn)，分析前10位重點(diǎn)申請(qǐng)人的專利應(yīng)用方向分布，如表1所示，專利應(yīng)用方向主要集中在機(jī)械設(shè)備和控制方法兩個(gè)方向。國(guó)家電網(wǎng)有限公司在國(guó)內(nèi)首次建立起柔性直流輸電技術(shù)研究的基礎(chǔ)理論體系，掌握了柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、調(diào)試和生產(chǎn)全系列核心技術(shù)，其專利應(yīng)用方向比較全面。中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司同樣在設(shè)備規(guī)范、控制策略方法深入研究，重點(diǎn)專利方向主要有高壓大容量柔性直流輸電和混合直流輸電等領(lǐng)域。ABB集團(tuán)和阿爾斯通公司作為最早應(yīng)用柔性直流輸電技術(shù)的企業(yè)，電力技術(shù)全面，在柔性直流輸電理論方法和電壓源換流器核心器件等領(lǐng)域的專利數(shù)量占比較大。許繼集團(tuán)專利布局集中于柔性直流換流閥、高壓直流斷路器核心裝置等技術(shù)方向，轉(zhuǎn)化運(yùn)用于孤島供電、多端直流互聯(lián)等場(chǎng)景。特變電工新疆新能源股份有限公司的柔性直流輸電系統(tǒng)換流閥、中國(guó)能源建設(shè)股份有限公司的海上風(fēng)電柔性直流輸電等專利技術(shù)均已在實(shí)際工程中投入使用。此外，華北電力大學(xué)和清華大學(xué)兩所高校的相關(guān)專利技術(shù)同樣質(zhì)量較高，華北電力大學(xué)的多端柔性直流輸電技術(shù)、清華大學(xué)的直流斷路器等相關(guān)專利均在產(chǎn)學(xué)研用中發(fā)揮積極作用。

1.4 柔性直流輸電技術(shù)專利技術(shù)功效分析

分析柔性直流輸電專利技術(shù)功效，厘清各技術(shù)領(lǐng)域不同功效的專利數(shù)量分布情況，有助于了解各類技術(shù)的主要應(yīng)用特征，進(jìn)而判斷柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)路線。根據(jù)國(guó)際專利分類號(hào)（IPC分類號(hào)）

分類得到主要技術(shù)分支，將IPC分類號(hào)與柔性直流輸電相關(guān)技術(shù)進(jìn)行匹配，可以看出，當(dāng)前柔性直流輸電技術(shù)主要包括柔性直流輸電系統(tǒng)主接線、柔性直流輸電換流器、柔性直流輸電控制與保護(hù)、柔性直流輸電電纜、柔性直流輸電試驗(yàn)等技術(shù)分支，如表2所示。

通過(guò)梳理技術(shù)分支與技術(shù)效果，可以歸納得出柔性直流輸電專利技術(shù)功效主要集中在提高穩(wěn)定可靠性、提高安全性、降低復(fù)雜性、降低成本等方面。首先，柔性直流輸電系統(tǒng)需要利用具有良好動(dòng)態(tài)性能的控制策略來(lái)提高風(fēng)電等新能源并網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性［5］。其次，研究柔性換流器、高壓直流斷路器、直流限流器、交流斷路器等其他可控保護(hù)裝置之間的精準(zhǔn)配合，能夠保證出現(xiàn)故障時(shí)柔性直流輸電系統(tǒng)安全運(yùn)行［6］。再者，對(duì)柔性直流輸電控制環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，降低換流站等控制環(huán)節(jié)的復(fù)雜度，是解決系統(tǒng)功率振蕩等問(wèn)題的有效手段。最后，柔性直流輸電工程中IGBT換流閥、直流斷路器等核心設(shè)備成本較高，研究低成本的元器件或核心裝備有助于推動(dòng)柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展，提升系統(tǒng)效益。

近年來(lái)，相關(guān)政策文件也為柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展指明了方向，例如：2021年《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出，要著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系；2022年《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》指出，要加大力度規(guī)劃建設(shè)以大型風(fēng)光電基地為基礎(chǔ)、以其周邊清潔高效先進(jìn)節(jié)能的煤電為支撐、以穩(wěn)定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系等。由此可見(jiàn)，提高安全性、穩(wěn)定性、可靠性等技術(shù)功效仍是柔性直流輸電技術(shù)未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

2 柔性直流輸電技術(shù)前景分析

對(duì)專利有效性進(jìn)行分析，能夠了解分析對(duì)象中當(dāng)前已獲得實(shí)質(zhì)性保護(hù)、已失去專利權(quán)保護(hù)或正在審查中的專利數(shù)量分布情況，從整體上掌握專利的權(quán)利保護(hù)和潛在風(fēng)險(xiǎn)情況。柔性直流輸電技術(shù)專利有效性分布如圖5所示，其中有效專利占比最高，占比50.31%，失效專利占比和審中專利占比接近，分別為24.12%和25.57%。這表明柔性直流輸電技術(shù)專利結(jié)構(gòu)較好，未來(lái)會(huì)有較多專利對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行補(bǔ)充更新，總體研發(fā)勢(shì)頭較好。

柔性直流輸電技術(shù)生命周期分析如圖6所示。根據(jù)柔性直流輸電技術(shù)專利申請(qǐng)量和專利申請(qǐng)人隨時(shí)間推移而變化的曲線，可將技術(shù)生命周期劃分為技術(shù)萌芽期（2006年前）和成長(zhǎng)期（2006年至今），萌芽" 期階段歷年的專利申請(qǐng)量和申請(qǐng)人數(shù)目都一直處于較低水平，申請(qǐng)人數(shù)量低于20人，年均專利產(chǎn)出不超過(guò)50件，主要是由于柔性直流輸電技術(shù)相關(guān)理論剛剛提出，故此階段申請(qǐng)人的數(shù)量與專利申請(qǐng)的絕對(duì)量都不高；而從具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式上看，此階段公開(kāi)的技術(shù)方案大多是理論性的基礎(chǔ)發(fā)明專利，專利之間的技術(shù)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性不高。

隨著傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)不能滿足現(xiàn)代新能源輸送的需求，電網(wǎng)創(chuàng)新技術(shù)對(duì)申請(qǐng)人的吸引力開(kāi)始凸顯，尤其是我國(guó)高壓直流輸電工程建設(shè)提速，帶動(dòng)了柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展。2006年之后，介入本技術(shù)領(lǐng)域的申請(qǐng)人數(shù)量增多，能源電力企業(yè)相繼投入柔性直流輸電技術(shù)研發(fā)中，技術(shù)進(jìn)入成長(zhǎng)期。近幾年，在我國(guó)政策的不斷引導(dǎo)和扶持下，柔性直流輸電技術(shù)成為企業(yè)、科研院所和高校的研究熱點(diǎn)，多項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟并達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。去除未完全公開(kāi)的2022年和2023年專利數(shù)據(jù)，從總體趨勢(shì)上看，預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)間柔性直流輸電技術(shù)仍將處于成長(zhǎng)期，企業(yè)可以加大研發(fā)力度，開(kāi)展專利布局工作。

3 主要結(jié)論

自從20世紀(jì)90年代柔性直流輸電技術(shù)提出以來(lái)，歐美憑借風(fēng)電技術(shù)等電力基礎(chǔ)，率先開(kāi)展柔性直流技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐。我國(guó)技術(shù)起步晚于國(guó)外，2011年打破國(guó)外技術(shù)封鎖，完成首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柔性直流工程，隨后技術(shù)發(fā)展逐漸超越國(guó)外，專利申請(qǐng)數(shù)量遙遙領(lǐng)先。如今我國(guó)柔性直流輸電項(xiàng)目規(guī)模已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，在國(guó)家政策支持和市場(chǎng)需求的雙重推動(dòng)下，柔性直流輸電行業(yè)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間，為我國(guó)電力系統(tǒng)的升級(jí)改造和清潔能源的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

ABB和阿爾斯通公司作為最早具備柔性直流輸電技術(shù)的企業(yè)，其在柔性直流輸電領(lǐng)域貢獻(xiàn)了較多的理論方法。21世紀(jì)初，我國(guó)開(kāi)始按照“市場(chǎng)換技術(shù)”的思路與國(guó)外企業(yè)合作，布局柔性直流輸電相關(guān)產(chǎn)業(yè)。隨后，在我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)有限公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司以及許繼電氣等公司的集中研發(fā)下，對(duì)柔性直流輸電技術(shù)進(jìn)行不斷升級(jí)和優(yōu)化，目前，我國(guó)已經(jīng)具備了在國(guó)內(nèi)大范圍推廣的技術(shù)基礎(chǔ)，也具備了向海外輸出工程的能力。近年來(lái)，華北電力大學(xué)和清華大學(xué)等高校的研究團(tuán)隊(duì)也具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力和專利儲(chǔ)備。

柔性直流輸電專利技術(shù)功效主要集中在提高穩(wěn)定可靠性、提高安全性、降低復(fù)雜性、降低成本等方面。在國(guó)家相關(guān)政策的引導(dǎo)下，研究安全穩(wěn)定的柔性直流輸電系統(tǒng)和裝備是未來(lái)的發(fā)展方向。此外，我國(guó)在柔性直流輸電領(lǐng)域的部分核心設(shè)備上，如IGBT換流器等器件，與ABB、西門(mén)子等公司還存在較大差距，自主研發(fā)和制造實(shí)力仍有待加強(qiáng)。

4 柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展的建議

4.1 完善頂層設(shè)計(jì)，聚焦核心技術(shù)

2023年9月，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局在《關(guān)于加強(qiáng)新形勢(shì)下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出：要構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)柔性電網(wǎng)平臺(tái)，積極推動(dòng)柔性直流技術(shù)應(yīng)用；加快重大電工裝備研制，研發(fā)大容量斷路器、大功率高性能電力電子器件、大容量柔性直流輸電等提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平的電工裝備。IGBT換流閥、直流斷路器等核心設(shè)備是柔性直流輸電工程的關(guān)鍵核心技術(shù)，目前存在性能不高、成本昂貴的問(wèn)題。因此，要在完善頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)的政策體系，扶持基礎(chǔ)理論研究的同時(shí)加大關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)。

4.2 強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)協(xié)同，優(yōu)化技術(shù)布局

從專利類型分類和專利應(yīng)用方向分析，柔性直流輸電技術(shù)涉及控制系統(tǒng)、電力電子元器件、線纜裝備等。柔性直流輸電產(chǎn)業(yè)鏈中的上中下游創(chuàng)新主體要緊密協(xié)同，共同研究制定技術(shù)路線，確保創(chuàng)新主體走在產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新前沿，開(kāi)展技術(shù)布局，構(gòu)建專利組合，打造具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)鏈。要加快關(guān)鍵核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，提升柔性直流輸電系統(tǒng)效益，進(jìn)而拓寬市場(chǎng)，提升我國(guó)柔性直流輸電領(lǐng)域國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

4.3 深化產(chǎn)學(xué)研用，構(gòu)建創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)

目前，清華大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校電力研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展柔性直流技術(shù)研究，配合國(guó)家電網(wǎng)有限公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司等電力企業(yè)完成柔性直流輸電工程項(xiàng)目，取得了較好的效果，但是仍有大量的高校專利成果有待評(píng)估和轉(zhuǎn)化應(yīng)用。因此，建議能源電力企業(yè)充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用的同時(shí)，與高校開(kāi)展深度合作，挖掘高校潛在技術(shù)，集聚創(chuàng)新要素，降低研發(fā)成本，努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，推動(dòng)柔性直流技術(shù)攻關(guān)、裝備研制和試驗(yàn)示范。

綜上，新能源因其固有的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性特征，為直流輸電技術(shù)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。柔性直流輸電技術(shù)能夠有效地應(yīng)對(duì)新能源間歇性出力的難題，高效地將新能源接入電網(wǎng)，提高電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力，確保主網(wǎng)架安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文以專利作為出發(fā)點(diǎn)，從專利數(shù)量、技術(shù)領(lǐng)域、重點(diǎn)申請(qǐng)人等多個(gè)維度厘清柔性直流輸電技術(shù)基本情況，對(duì)柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行深入分析，圍繞加大核心技術(shù)開(kāi)發(fā)、強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)協(xié)同、構(gòu)建創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)3個(gè)方面給出解決建議，為相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)與應(yīng)用提供參考借鑒，為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供新思路和新方向。

參考文獻(xiàn)

［1］袁志昌，郭佩乾，劉國(guó)偉，等.新能源經(jīng)柔性直流接入電網(wǎng)的控制與保護(hù)綜述［J］.高電壓技術(shù)，2020（5）：1460-1475.

［2］李巖，羅雨，許樹(shù)楷，等.柔性直流輸電技術(shù)：應(yīng)用、進(jìn)步與期望［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2015（1）：7-13.

［3］饒宏，周月賓，李巍巍，等.柔性直流輸電技術(shù)的工程應(yīng)用和發(fā)展展望［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2023（1）：1-11.

［4］湯廣福，賀之淵，龐輝.柔性直流輸電工程技術(shù)研究、應(yīng)用及發(fā)展［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013（15）：3-14.

［5］張俊峰，付聰，王鈐.風(fēng)電經(jīng)柔性直流并網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析［J］.電氣自動(dòng)化，2017（4）：44-47.

［6］李斌，何佳偉.多端柔性直流電網(wǎng)故障隔離技術(shù)研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016（1）：87-95.

（編輯 何 琳編輯）

Patent analysis of flexible DC transmission technology

MA Lujin， BO Pengyu， XIE Yunyun

（Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， China）

Abstract：" Flexible DC transmission， as a new generation of DC transmission technology， has obvious advantages in distributed new energy grid connection and other fields due to its characteristics of no power compensation， no commutation failure， ability to supply power to islands， and ability to build multi-terminal systems. It has a very broad application prospect. The article conducts an in-depth analysis of the development status of flexible DC transmission technology from the perspectives of application trends， key applicants， technology branches， and technological evolution by analyzing patent data of flexible DC transmission technology， providing useful references for further research and application of flexible DC transmission technology.

Key words： flexible DC; direct current transmission; patent analysis; technological evolution