交流直流输电之争

直流输电和交流输电各自优缺点交流输电由来已久,交流输电线路中,除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗。

为了解决交流输电电阻的损耗,采用高压和超高压输电来减小电流来减小损耗。

但是交流电感损耗不能减小。

因此交流输电不能做太远距离输电。

如果线路过长输送的电能就会全部消耗在输电线路上。

交流输电并网还要考虑相位的一致。

如果相位不一致两组发电机并网会互相抵消。

直流输电是电力系统中近年来迅速发展的一项新技术。

直流输电克服了上述电感的损耗。

只有导线电阻的损耗。

主要应用于远距离大容量输电、电力系统联网、远距离海底电缆或大城市地下电缆送电、配电网络的轻型直流输电等方面。

直流输电与交流输电相互配合，构成现代电力传输系统。

随着电力系统技术经济需求的不断增长和提高，直流输电受到广泛的注意并得到不断的发展。

与直流输电相关的技术，如电力电子、微电子、计算机控制、绝缘新材料、光纤、超导、仿真以及电力系统运行、控制和规划等的发展为直流输电开辟了广阔的应用前景。

直流输电的优点：线路架设成本较低。

直流输电只需要两根导线，甚至一根导线就可以，而交流输电需要三根导线。

这样可以节省大量的线材和杆塔，减少线路走廊的宽度和占地面积。

线路损耗较小。

直流输电没有感抗和容抗引起的无功损耗，没有集肤效应导致的截面利用不充分，没有空间电荷效应引起的电晕损耗和无线电干扰。

因此，直流输电的效率比交流输电高。

传输容量和距离更大。

直流输电不受同步运行稳定性的限制，可以在不同频率的系统之间进行互联，实现非同步联网。

这样可以提高系统的灵活性和可靠性，避免故障扩大。

控制系统更先进。

直流输电可以通过换流器和逆变器对直流电压和电流进行精确控制，实现多目标控制。

例如，可以调节有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数，以满足不同的运行要求。

直流输电的缺点：技术要求较高。

直流输电需要使用换流器和逆变器等设备，要求技术水平较高，需要专业技术人员进行维护和操作。

投资成本较高。

虽然直流输电的线路架设成本较低，但是由于其需要使用特殊的设备，因此整个投资成本相比交流输电而言还是较高。

国家电网2012.11交、直流之争的历史和现实趣闻■张国宝特稿EATUREF 托马斯·爱迪生一生中发明了电话、电报、留声机、电灯等许多影响人类生活的重大发明，个人专利多达1093项，为人类进入文明社会作出了巨大贡献，至今还被认为是美国最伟大且贡献最多的人物。

爱迪生是一个天才发明家，他常常会灵光乍现，提出一些连自己都无法解释的研究方法。

但就是这样一位伟大的发明家也有“马失前蹄”的时候。

爱迪生经过近十年夜以继日的研究终于发明了适用的电灯，于1882年9月4日率先在位于华尔街的J.P 摩根大楼点亮。

但在发明了电灯之后接下来的问题是如何将电从发电厂送到街区、大楼，乃至居民住宅。

当时的电压等级很低，不可能将电输送到稍远一点的距离，这制约了电的推广应用，成为爱迪生注意力集中要解决的问题。

如果采取直流输电方式，每平方公里就得有一个发电厂，这肯定影响电力的推广应用。

与此同时，有一位脾气古怪的塞尔维亚发明家尼克拉·特斯拉提出了交流输电专利。

这一技术专利可以让电出厂电压升得很高，这就意味着电力可以通过输电线输送至较远距离，在用户端电压再次降下来。

这一专利引起了匹兹堡实业家乔治·西屋的兴趣，他买下了尼克拉·特斯拉的交流输电专利。

接着爱迪生公司和西屋公司陷入了直流输电好还是交流输电好的繁杂争论，而且由于电力是一个网络系统，只可能有一个赢家。

在这场有关输电技术孰优孰劣的激烈争论中，爱迪生不顾自己已有的崇高声望，寻找交流电的弱点，从交流电的安全性入手，公开指责交流电不安全，升高电压会导致人身触电事故发生。

当时的新闻报道也确有不少触电事故发生。

甚至纽约州利用触电能致人死亡正在研究选择电椅作为行刑方式。

爱迪生为了使自己主张的直流输电方式占上风，甚至雇用了一些专家秘密为其工作，制造舆论渲染交流电与触电事故，甚至与电刑联系起来。

爱迪生本人也通过展示交流电让动物触电，宣传交流电的危险。

他的团队在反交流电的争论中甚至挖空心思给电椅取了个“西屋”的绰号，以贬损交流电。

直流输电与交流输电的比较
长期以来，由于交流发电相对比较简单，不需整流，以及交流输电便于变压，便于采用高压输电以降低损耗，交流输电一直是输电的主要方式。

但随着电力系统的发展，输送容量和距离的增加，交流输电中的稳定问题及切断故障下的短路容量等问题日益复杂化，在大功率可控硅、直流输电自动控制等新技术的开发的今天，直流输电技术成为可能并且发展很快，已在世界范围内得到广泛应用。

 直流输电目前大多是两端直流输电，即送端换流后送到受端，逆变后送入供电网络，中间没有分支，没有构成直流的电网。

 直流输电与交流输电相比，其优点如下：
 (1)不存在稳定问题。

由于直流输电并不要求它所联接的两端同步，输电线路上也没有电抗，因而不存在稳定问题，也不存在因此引起的对输电距离及容量的限制问题。

 (2)直流输电不仅本身无稳定问题，而且可以提高它两端交流系统的稳定性。

因为对交流系统来说，直流系统等于是增加了一个没有功角限制的电源，它可以改善与它联接的交流系统的静稳定和动稳定。

 (3)直流线路造价低，约为同级电压交流线路的65%，有色金属消耗量小。

 (4)输送容量大。

交流输电时最大电压为额定值的21/2倍，直流输电下两者相等，交流输电无功电流对有功电流有限制。

直流无此限制，因此在相同的绝缘水平及线路建造费用条件下，直流输电可输送的功率约为同等电压交流输电功率的1.5倍。

 (5)线路损失小。

直流输电没有无功电流及电力，在传输相同功率下，线路的电流及功率损耗比交流输电小，也不产生需要补偿的无功功率。

另外，导线周。

交流输电与直流输电比较"输电"是"发电"和"用电"的中间环节。

现代输电工程中并存着两种输电方式:高压交流输电和高压直流输电。

两种方式各有自己的长处和不足，同时使用它们，可以取得更大的经济效益。

这里作一简略介绍。

(l)输电方式的变化人类输送电力，已有一百多年的历史。

输电方式是从直流输电开始的。

1874年，在俄国彼得堡第一次实现了直流输电，当时输电电压仅100V。

随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V。

但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压，存在着绝缘等一系列技术困难。

由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到极大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。

19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器。

1891年，世界上第一个三相交流发电站在德国劳风竣工，以3×104V高压向法兰克福输电。

此后，交流输电就普遍地代替了直流输电。

但是随着电力系统的迅速扩大，输电功率和输电距离的进一步增加，交流电遇到了一系列不可克服的技术困难。

大功率换流器(整流和逆变)的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍。

因此直流输电重新受到人们的重视。

1933年，美国通用电器公司为布尔德坝枢纽工程设计出高压直流输电装置;1954年在瑞典，从本土到果特兰岛，建起了世界上第一条远距离高压直流输电工程。

(2)直流输电系统简介在直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。

在输电线路的始端，发电系统的交流电经换流变压器升压后，送到整流器中去。

整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀，它的功能是将高压交流电变为高压直流电后，送入输电线路。

直流电通过输电线路送到逆变器中。

逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反，它把高压直流电变为高压交流电。

再经过换流变压器降压，交流系统的电能就输送到了交流系统中。

充满哲学色彩交直流标准之争
1
交直流之争（
初期直流，1886
出来，输电要高电压，而发用电不接受高电压，需要基于交流的变压技术。

19世纪90年代
不少人偏好交流，激烈辩论。

世纪之交，交流获胜：尼亚加拉
流不可能将电送往
争论。

主要原因：
交流系统电压变换容易
交流发电机和电动机
交直流之争（
20世纪50年代，随着
（HVDC）
得更经济，并可提供
不同）
第一条现代
成，通过96km
互联。

随着可控硅
换流设备价格
的提高，HVDC
高压直流输电示意图变压器
三相交流
整流
装置
送电端
HVDC优点？
适用于大系统互联
运行，无需同频率，本身不存在稳定问题。

直流线路
容量DC:AC=3:2,电缆比例更高。

能量损耗
控制快速简便。

HVDC缺点？
换流站造价高
大约500km，地下或海底电缆大约50km。

换流产生
统，需要滤波。

电流没有过零点，熄弧困难，HVDC
制困难。

7
8
9
10。

为什么我们用的是交流电而不是直流1、直流输电阶段：发电、输电和用电均为直流电主张采用直流输电：爱迪生、开尔文主张采用交流输电：威斯汀豪斯、费朗蒂1882年在德国建成的57km向慕尼黑国际展览会送电的是直流输电线路（2kV，1.5kW）。

2、交流输电阶段：发电、输电和用电均为交流电原因：远距离送电→减少输电线路中电能的损失→改变电压→交流输电 1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。

随着三相交流发电机，感应电动机和变压器的迅速发展，发电和用电领域很快被交流电所取代。

同时变压器又可方便地改变交流电压，从而使交流输电和交流电网得到迅速的发展，并很快占据了统治地位。

3、交直流输电并存阶段：发电和用电为交流电输电为直流并不是简单地恢复到爱迪生时代的那种直流输电。

发电站发出的电和用户用的电仍然是交流电，只是在远距离输电中，采用换流设备，把交流高压变成直流高压。

目的：为了解决交流输电存在的问题，寻求更合理的输电方式。

我国直流输电现状①早在50年代初，派人去学习苏联的高压汞弧阀设计制造。

1978年上海投运一条31kV、150A、送电电缆长9km的直流输电试验线，累计运行2300h。

②舟山直流输电工程，1989年9月1日通过了国家鉴定，并正式投入运行。

③1984年10月国家批准建设葛洲坝至上海直流输电工程，于1989年投入运行。

④天广500kV直流输电工程，2000年12月底单极投产，2001年6月26日双极投产。

⑤三峡至常州±500kV直流输电工程西起宜昌龙泉，东至常州政平，全长890km，2002年单极投运，2003年双极投运。

线路采用ASCR-720/50四分裂导线，是我国采用截面最大的导线。

随线架设OPGW复合地线光缆一条。

⑥“十五”期间安排了7项直流输电工程。

除三峡至常州外，荆州至惠州博罗响水镇、安顺至肇庆±500kV直流输电工程将于2005年投运；稍后开工的还有三峡至上海练塘±500kV工程；作为大区互联的直流背靠背工程，将有陕西至河南灵宝、邯郸至新乡、东北至华北项目。

世纪之争交流崛起上次讲到爱迪生的直流供电系统遇到了供电距离问题，虽然爱迪生及其公司也试图解决，但是由于当时整流逆变技术的种种限制，这个问题解决不了，至少说得不到很好的解决，而解决供电距离问题最好的方式就是交流，也就是直流最强劲的竞争对手，但是这个强劲的竞争对手当时不在美国，而是远在欧洲，欧洲的电力市场正朝不同的方向发展，在那里，交流系统正如雨后春笋，生机勃勃。

1882年，法国科学家戈拉尔和英国人吉布斯一起申请了交流配电系统专利，利用变压器交流电可以很方便的完成升压，高压电可以传输到更远的距离，而后“降压”供用户使用。

交流的出现有效地解决了供电距离问题，而说到交流，就不得不提到两个人：威斯汀豪斯和特斯拉。

威斯汀豪斯因发明火车的气闸而闻名，他率先将交流电引入到美国的供电系统，打破了爱迪生直流电一统天下的局面，启动了这场电流的世纪之战。

1885年12月，威斯汀豪斯和几位合伙人一起组建了西屋电气公司，收购了20多项与电有关的专利。

是交流电的专利吗？no，这些专利大多依然还是与直流照明和发电系统有关。

1886年，西屋电气在纽约市的温莎旅馆安装了一座独立的小型直流电厂，点亮了莫农加希拉旅馆的电灯。

但是公司举步维艰，原因很简单，爱迪生的产品几乎占据了整个市场，知名度高，已经得到了客户的信赖。

爱迪生公司还掌握着直流电灯、发电机与马达等众多的专利，西屋电气极容易出现侵权行为。

而且直流电传输距离近的缺点已经日益显现，在这种情况下，威斯汀豪斯不得不将目光转向欧洲刚诞生的交流供配电系统。

其实刚开始威斯汀豪斯虽然对交流感兴趣，但无法确定它的可靠性，以及成本是否能与直流电相抗衡。

而且当时还有种说法，如果将交流电升压至数千伏，大部分的电能将转化为热能损耗掉，一套交流供电系统将会变成一台大型的电热器。

威斯汀豪斯在听取电力专家波普意见后，认为交流值得一搏，于是购买了戈拉尔和吉布斯的交流系统专利。

1886年，威斯汀豪斯团队的总工程师斯坦利设计出一套完整的交流电系统，为麻省小镇大巴林顿提供电力，这是美国安装的第一个交流变压系统。

交直流之争直流电能“翻盘”交直流之争直流电能“翻盘”时间：2013-07-26 来源：作者：关键字：交直流电能直流电能是生产生活必不可少的能源。

最初人们以直流方式输电，但是这种方式不能满足当时供电的需要，为此科学家发明了交流发电、输电的方法。

随着时间的推移和电力系统的变化，交流电自身的局限暴露出来，人们又再一次把目光转向直流电。

近日，中科院发布了《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》研究报告，报告中提出未来5至10年电网可能实现从交流向直流的重大变革。

这种变革有着什么样的时代背景?两种模式究竟孰优孰劣?记者就此采访了专家。

百年前爱迪生力挺直流电但交流电最终赢得市场记者：李教授，据说早在100多年前的19世纪末，科学界就曾上演过一场“交直流之争”?李国杰：是的。

1831年英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并在电磁感应的基础上制出了第一台发电机。

英国科学家麦克斯韦则用数学方程将法拉第发现的电、磁关系准确表达出来。

在麦克斯韦的成果上，德国科学家西门子发明了实用的交流发电机，而比利时工程师格拉姆发明了第一台直流发电机。

不同的发电方式，为后来电能输送的“交直流之争”埋下了伏笔。

围绕“究竟应该使用交流输电还是直流输电”这个问题，科学家们的态度划分为截然不同的两派：美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电;而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。

记者：为什么科学界会有这种旗帜鲜明的争论?李国杰：产生“交直流之争”的最根本原因主要有两方面。

首先，这是一场利益之争。

1882年爱迪生电气照明公司在伦敦建立了第一座发电站，安装了3台爱迪生研制的“巨汉”号直流发电机。

而且，该公司还生产直流发电机、直流电动机等直流发、用电设备。

非常明显，如果广泛使用直流输电方式，那么爱迪生的公司将会获得市场及巨大的财富利润。

因此，爱迪生反对交流输电。

其次，这还是一场学术之争。

直流发电机、直流电动机构造相对简单，直流电压、电流、功率等电量也容易理解。

高压电是交流电传输，还是直流电传输？一、前言发电机输出交流电是从整个电力系统方面考虑的，而非仅仅考虑到发电机成本问题。

当然，交直之争放到现在，也不是仅仅以交流电胜出而终止。

就现在的电力系统而言，高压输电是交直并存、相辅相成的状况。

甚至，随着电力电子技术的发展，直流输电也有可能会再次强势回归主导地位。

总而言之，交直流的发展过程是：直流（1882）——交直相争——交流胜出（1893）——直流回归，交直并存（1954至今）二、直流输电和交流输电的发展过程1.直流王朝的开辟电的商业化应用始于19世纪70年代后期，当时电弧灯已经用于灯塔和街道的照明。

第一个完整的电力系统（由发电机、电缆。

熔丝、电表和负荷组成）是托马斯爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃尔大街站（Pearl Street station）建成并于1882年9月投入运行。

这是一个直流电力系统，由一台蒸汽机拖动直流发电机给半径为1.5km面积内的59个用户。

负荷全部由白炽灯组成，通过110V地下电缆供电，在此后几年内，类似的电力系统已经在世界上大多数城市投入运行，随着1884年福兰克斯普莱克（Frank Sprague）对发电机的开发，电动机负荷也加入到这样的系统中。

这是电力系统发展成为世界最大工业之一的开端。

2.交直相争，“交流”一战成名尽管初期直流系统得到广泛应用，但后来它几乎完全被交流系统替代。

到1886年，直流系统的局限性明显露出来，因为它只能在很短的距离内从发电机向外送电。

为了将输电损耗（RI²）和电压降落限制到可以接受的水平（例如低压直流输电采用110V，那么到最末端的时的电压可能只有80V了），长距离输电系统必须采用高电压。

而这样高的电压是发电机和用户都不能接受的，因此必须采用适当的方法进行电压变换。

L.高拉德（L.Gaulard）和法国巴黎的J.D.吉布（J.D.Gibbs）开发了变压器和交流输电技术，由此产生了交流电力系统。

现代电力系统巨变,传统交流输电技术瓶颈,国内外直流输电
应用现
摘要：
1.现代电力系统的巨变
2.传统交流输电技术的瓶颈
3.国内外直流输电应用现状
正文：
现代电力系统正在经历巨变，随着可再生能源的广泛应用和电力需求的不断增长，传统的交流输电技术面临着越来越多的挑战。

这种技术的瓶颈在于，随着输电距离的增加，电力损失也随之增加，而且对于远距离输电，交流电的电压变化也会很大，这会对电力系统的稳定性造成影响。

为了解决这些问题，国内外开始广泛应用直流输电技术。

直流输电与交流输电相比，具有输电损耗小、电压稳定性好、输电距离远等优点。

目前，国内外的直流输电应用现状已经非常广泛，很多国家和地区已经开始建设直流输电系统，以适应电力系统的发展需求。

例如，在中国，国家电网公司已经在全国范围内开展了多项直流输电工程，包括特高压直流输电工程。

这些工程的建设，不仅解决了电力传输的瓶颈问题，也为中国的能源转型和绿色发展提供了重要的支持。