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浅谈轻型直流输电技术应用黎献腾(广东电网汕尾供电局，广东汕尾516600)摘要：轻型高压直流输电是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管基础上开发出来的一种新型输电技术。
它轻型、高效。
具有可观的经济效益和环保价值，同时它的操作极其灵活且可大大改善电能质量。
在阐述基本运行原理的基础上，分析了轻型高压直流输电的特点和应用场合。
关键词：轻型高压直流输电；电压源换流器；脉宽调制。
前言目前新型、清洁、可再生能源发电已成为未来电力系统的发展方向，风力、太阳能等新型能源发电在世界范围内逐步扩展，其主要特点之一是分散化与小型化。
地理条件与发电规模的制约使得利用现有交流输电技术将这些“孤岛”电源与电网连接经济性差、环保压力大。
同时钻探平台、岛屿、矿区等“孤岛”负荷目前多采用污染性大的柴油发电机供电，若采用交流输电技术供电也有同样问题。
另外，随着电力工业的不断发展，用电负荷不断增加，空中输电线路走廊日趋饱和，架设新的线路受到环境、经济条件等因素的限制，变得越发困难。
现有的传统高压输电线路的使用已接近它们的边缘。
尤其在城市负荷中心，增加传统的架空交流输电线几乎不可能。
为此，需要一种经济、灵活、高质量的输电方式解决上述问题。
轻型高压直流输电作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，已用于国外许多直流高压输电工程中，并产生了良好的输电及环保效益。
1轻型高压直流输电技术简介轻型高压直流输电技术是一种采用最新电力电子技术，进行交流与直流电流之间相互转换与传输的新技术。
它采用大功率的可任意开断的绝缘栅双极晶体管(I G B T)，作为电子元件来取代传统的半控型元件“晶闸管”。
换流器则采用电压源换流器(vsc)技术，来取代传统的相控换流器(PC C)技术。
控制系统采用脉宽调制技术(PW M)，使得对有功和无功的调节、控制都变得十分快捷方便。
1．1电压源换流器(V S C)技术在传统电力工业中用于高压直流输电的基于PC C技术，如今已几乎全被V SC技术所取代。
变电站设施的直流输电技术应用直流输电技术是一种在能源传输和配电系统中广泛应用的技术，它通过将交流电转换为直流电，以提高能源传输和分配的效率。
在变电站设施中，引入直流输电技术可以带来一系列的优势和应用。
本文将探讨变电站设施的直流输电技术应用，介绍其原理、特点以及在不同场景下的具体应用。
首先，直流输电技术可以提高能源传输的效率。
相比交流输电，直流输电在长距离传输能源时损耗更小。
交流电在传输中会产生电流的损耗以及电压降低，而直流电的传输损耗相对较小。
这意味着在变电站设施中采用直流输电技术可以降低电能损耗，提高能源利用率。
其次，直流输电技术在供电质量和稳定性方面具有优势。
交流输电系统中，由于电网的不平衡和电压波动等因素，可能会导致电能质量下降，影响供电稳定性。
而直流输电系统中，通过使用直流变流器来进行电流和电压的控制，可以减少电能质量问题，并提供更稳定的供电。
在变电站设施中，直流输电技术还可以提高可靠性和灵活性。
直流输电系统具有较低的故障率和更好的电气隔离能力，可以提高变电站的可靠性和安全性。
此外，直流输电系统还可以实现跳线使用和多级串联等灵活配置，以适应不同负载需求和系统运行模式。
针对变电站设施的直流输电技术应用，以下列举几个典型的场景：1. 远距离能源传输：在大规模的能源输送中，如海上风电场与陆地变电站之间的电能传输，直流输电技术可以降低输电损耗和提高能源传输效率，同时减少对环境的影响。
2. 电力交换和配电：采用直流输电技术可以实现不同电网之间的电力交换，提高电网之间的互连性。
在变电站设施中，通过直流输电技术可以实现对直流微网的供电，提高供电可靠性和灵活性。
3. 太阳能和风能的集中式输电：太阳能和风能等可再生能源分布范围广泛，但常常分布不均匀。
通过直流输电技术，可以将分散的可再生能源发电设施的电能集中传输到变电站，提高能源的利用效率。
4. 线路承载能力提升：在变电站设施中，通过直流输电技术的应用，可以提高输电线路的承载能力。
关于轻型高压直流输电及前景展望摘要:本文主要以高压直流输电（HVDC）为基础,通过绝缘栅双极晶体管以及电压换流器为主要部件的轻型高压直电流技术展开了一系列分析。
分析的主要内容有,高压直流输电的技术特点以及基本原理,轻型高压直流输电与传统高压直流输电的差别。
并且还简要介绍了轻型高压直流输电在我国的研究现状以及国外的工程应用情况,其中侧重的分析了我国高压直流输电的主要领域及其发展前景。
关键词:高压直流输电轻型电压源换流器1954年,世界第一条高压直流输电联络线被运用到了商业之中,随着它日益成熟的技术p(1)电压源换流器的电流可以自动断开并工作在无源逆变方式,因此它无需另外的换相电压。
与传统高压直流输电的有源网络不同的是,轻型高压直流输电的受端系统是无源网络的,因此克服了受端系统必须是有源网络的根本缺陷,继而促进了高压直流输电对远距离孤立负荷进行送电的实施。
(2)同传统的高压直流输电正好相反,在潮流进行反转的时候,直流电流方向能在直流电压极性不变的情况下进行反转。
HVDC的这个特点能够促进不仅为潮流控制提供便利且提供较为可靠的并联多段直流系统的构成,继而使传统多端的高压直流输电系统在并联连接时不方便进行潮流控制以及串联连接时影响可靠性的问题得到有效解决。
(3)对轻型电压直流输电进行模块设计能够极大的缩短其设计、安装、生产以及调试周期。
与此同时,电压源换流器所采用的脉冲宽度调制（PWM）技术,其有着相对较高的开关频率,在高通的滤波后便能够产生所需的交流电压,省略了变压器不仅简化了换流站的结构,同时还大大减少了所需滤波装置的容量。
(4)传统的高压直流输电因为其控制量只有触发角,所以传统HVDC是无法对无功功率和有功功率进行单独控制的。
而轻型高压直流输电在正常运行的时候,其电压源换流器能够对有功功率以及无功功率同时进行独立控制,甚至可以使功率因数为1。
此种调节不仅能够提高完成效率,还能对之加以灵活的控制。
另外,电压源换流器不但无需交流侧提供无功功率并且还起着静止同步补偿器的作用,使无功功率的交流母线得到动态补偿继而促进交流母线电压的稳定性。
轻型高压直流输电——一项为了更好环境的新技术Lars Weimers ，ABB Power Systems Ludvika, Sweden1.绪论一种新型的输配电技术——轻型高压直流输电，它使得将小规模、可再生能源发电设备连接到主交流电网变的在经济上可行。
反之亦然，运用相同的技术，像岛屿、采矿区和钻井平台这些偏远地区也能得到主电网的供电。
从而消除他们对效率底下且污染环境的、诸如柴油发电机的需求。
这电压、频率、有功和无功都能够合适地、单独地控制。
轻型高压直流输电技术还依赖于新型的能代替架空线的地下电缆。
同样重要的是，轻型高压直流输电技术具有甚至最复杂的交流系统都不具有也不可能具有的控制能力。
●连接小规模的可再生能源发电到主交流电网●提供偏远地区电网负荷隔离●灵活的传输系统一百年前，变压器和三相系统让交流电高效、经济地通过远距离传送并配发给大量用户成为了可能。
从此以后，输电配电各方面都通过技术手段的改进和演变得到了发展。
这种交流输配电技术使得将发电厂建在最佳位臵上并有效利用成为可能。
这也可以得到巨大的环境收益。
火电厂被建设在可以通过高效率运输系统提供燃料的地方，因此能减少浪费和污染。
水电站被建设在水力资源能得到最大利用的地方，大型发电厂相比许多小型发电厂来说意味着需要更少的架空线路。
然而，如今的交流输配电系统至少原则上是基于一个几百年不变的原理：要发电，用变压器提高电压、输电、降电压和配电。
但除了被公认的优点以外，交流输配电系统适应无数小规模的在建发电厂，或者日益复杂而多变的生产负载需求是很复杂和昂贵的。
环境问题和有关法规也限制了制定新的通行权方式和小规模的化石燃料发电厂，例如柴油发电厂。
这些新的趋势都需要复杂的网络，这网络必须能够配合生产中大负荷的频繁变化和严格的环保法规。
同时，在这样复杂的网络里，电压电流需要精确的控制以便电网稳定和经济。
2.技术如它的名称描述的，轻型高压直流输电技术就是利用直流去输电的技术。
轻型直流输电的应用
【摘要】本文主要阐述的是轻型直流输电的应用。
先概述了轻型直流输电的特点及优势，然后介绍了其对应的各种应用场合。
选取了其中一种应用，vsc-hvdc应用于清洁能源（以海上风电为例），进行了详细的阐述。
最后介绍了轻型直流输电在我国的应用前景。
【关键词】轻型直流输电；应用；海上风电；应用前景
1 轻型直流输电应用概述
1.1轻型直流输电特点
轻型直流输电技术是一种基于可关断电力电子器件电压源换流器（vsc）和脉宽调制技术的直流输电技术。
轻型直流输电的特点和优势主要有:①控制灵活，可以独立的控制有功功率和无功功率；
②可以工作在无源逆变方式，受端可以使无源网络；可以灵活控制潮流方向；不增加系统短路功率；通过模块化设计使hvdc light
的设计、生产、安装和调试周期的缩短，换流站占地面积更小；⑥每个站可以独立控制，易于实现无人值守。
1.2轻型直流输电的应用场合
基于以上提到的hvdc light的特点和优势，轻型直流输电的主要应用场合有：
（1）清洁能源发电。
受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量不高并且远离主网，如中小型水电厂、风力发电站（含海上风力发电站）、潮汐电站、太阳能电站等，由于其运营
成本很高以及交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，利用轻型直流输电与主网实现互联是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。
（2）提高配电网电能质量。
非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题，如谐波污染、电压间断、电压凹陷、突起以及波形闪变等问题，使一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安全系统等失灵，造成很大的经济损失，轻型直流输电可分别快速控制有功、无功的能力并能够保持电压基本不变，使电压、电流满足电能质量标准要求，将是未来改善配网电能质量的有效措施。
（3）异步连接。
比邻两交流系统异步运行时不能交换功率，无法相互提供多余的发电容量，须各有独立的调峰电厂。
国外一些调峰电厂为老式、低效的火电厂，污染严重，经济效益差。
国内电厂调峰多用水电厂，但为保证枯水期的电力供应，一般也配备相应的火电厂。
直流互联可以解决上述问题，任一电网低廉的剩余容量可以取代另一电网的调峰电厂，降低污染水平，提高电网运行的经济性。
（4）连接远方电网。
新型可再生能源，如风力和太阳能，发电厂建设一般都从小型化开始逐步扩展，且一般都远离交流主电网。
当风力电厂的输出随着越来越多的发电单元的投入而增加，多余能源可分配给由hvdc light组成的分散电源群体的其它电源，当输出超过了整个群体的需要时，hvdc light上的潮流反向，多余的功
率被传输到主交流系统中。
（5）取代就地电厂。
偏远地区与主交流系统连接在技术、经济上都难以实施，对岛屿、矿区、天然气井或原油井以及钻井平台等负荷供电常需就地电厂（火电厂），更多的则采用柴油发电机。
hvdc light技术不但可由直流电缆将交流主电网中高效电厂（如坑口电厂或水电厂）的能源传输到这些“孤岛”负荷，而且彻底消除就地电厂的污染和噪声，环保效益巨大。
新建hvdc light的投资几乎与传输距离成线性关系，传输距离较短时（一般<60km），其经济效益更为明显。
2 轻型直流输电具体应用分析
轻型直流输电可以用于接入清洁能源，这里以海上风电为例，较详细的叙述vsc-hvdc怎样应用于清洁能源的接入。
先阐述了
vsc-hvdc应用于风力发电的优势，然后介绍了vsc-hvdc与海上风力发电常用的dfig协调控制，通过合适的算法，提高风能利用效率。
2.1轻型直流输电应用于海上风电的优势
由于海上风能资源丰富，发电量比陆地上更大，同时受到环境的影响也很小，在当今技术的可行性条件下，海上风力发电必将成为一个迅速发展的领域。
但是，随着海上风电场容量在电网中所占比例的不断增加，海上风电场对电网的稳定性、安全性，以及电能质量的影响也越来越显著。
传统的无功补偿装置，如静止无功补偿( static compensator，statcom)，电压源换流器( voltage source
converter，vsc)等，虽然能在部分范围内改善风电场并网性能，但是对电网的影响并没有从实质上得到改善。
因此，对海上风电场并网方法的研究就非常必要。
2.2 vsc-hvdc连接和风力发电的dfig（双馈感应式异步电机）的协调控制
现在的vsc-hvdc技术基于igbt等全控开关，可以对有功功率和无功功率进行解耦控制。
对于海上风电，常用的风力发电机就是双馈感应式发电机，需要vsc-hvdc连接和dfig的协调控制。
可以为通过vsc-hvdc接入电网的，配有dfig的风力发电场找到最优的算法。
这样，在不同的风力条件下：弱风、不同风速和突然的强风，要得到最大功率，就需要海上电网频率在固定的范围内变化，而且dfig的跟踪特性也要根据电网附加频率而扩展。
3 轻型直流输电在我国的应用前景
我国电网正处于高速发展时期，目前已进入从大区性电网向全国性互联电网过渡的阶段。
跨区输电联网工程对于保证电网安全稳定运行，调剂电网电力电量的余缺，实现全国电力资源的优化配置有着重要作用。
hvdc的技术优势己经在异步联网工程中充分得到体现，而hvdc light作为一种新型的直流输电技术，凭借其自身的诸多优点，也必将在未来的电网互联工程中拥有广泛的应用前景。
我国的海洋石油资源量约240亿吨，天然气资源量14万亿立方米，滨海砂矿资源储量31亿吨，海洋可再生能源理论蕴藏量达6.3亿千瓦。
我国有充足沿海资源，但开采仍然不充分，随着人们对海
洋资源认识的不断加深，沿海钻井平台的不断建立，轻型直流输电又将拥有一片良好的发展空间。
轻型直流输电技术作为一种新型的直流输电技术，凭借其自身的技术特点已经被应用于很多领域中，并逐步显示出其优越性和经济价值。
随着高新技术产业快速发展、可再生能源全面开发以及电力市场日益发展和完善，对高品质电能质量和电网运行的灵活性和可靠性要求进一步提高，开展对轻型直流输电技术的深入研究有着积极作用和深远的意义。
随着国家新能源政策的贯彻和执行，地区电网互联的稳步实施与不断完善，轻型直流输电技术必将在我国拥有更广阔的发展空间和应用前景。
参考文献：
[1]李庚银、吕鹏飞、李广凯等.轻型高压直流输电技术的发展与展望[j]. 电力系统自动化,2003,27(4):77-81
[2]李杰、郭家虎、张焕伟、吴宏伟. “轻型直流输电在海上风力发电并网中的应用”[j] 分布式能源2011, 4:低压电器。
