柔性直流输电对比

我国在柔性直流输电技术方面已经进入快速应用阶段。

柔性直流输电技术在解决大区域电网与周边弱电网互联、可再生能源并网等问题方面有着特殊的优势，必将在智能电网建设进程中发挥重要作用。

福建厦门柔性直流输电工程全景。

资料图柔性直流输电技术应用领域。

资料图新一代：实现灵活控制柔性直流输电是采用电压源换流技术的直流输电技术，也叫电压源型直流输电。

在现有电网中使用柔性直流输电系统，相当于在电网中接入了一个阀门和电源，它不仅可以有效控制通过的电能，隔离电网故障的扩散，而且还能根据电网需求，快速、灵活地发出或吸收一部分能量。

这对增强电网稳定性，提升电网的智能化和可控性，具有重要作用。

20世纪70年代以来，基于晶闸管换流阀的直流输电技术得到了广泛应用，但是，晶闸管换流阀只能控制阀的开通，不能控制阀的关断，因此，直流输电技术的应用受到限制。

进入90年代以后，随着可关断开关器件的发展，特别是绝缘栅双极型晶体管IGBT的广泛应用，采用可关断器件的电压源换流器性能得到了改善，后来被引入到直流输电领域。

对于采用电压源换流技术的直流输电技术，国际权威电力学术组织将其定义为基于电压源型换流器的高压直流输电技术。

1997年，第一个柔性直流输电工程投入工业试验运行。

柔性直流输电技术相比其他输电技术，具有电流自关断能力，可以独立控制有功功率和无功功率，不存在交流输电固有的频率稳定问题和传统直流输电的换相失败问题。

系统主要设备包括电压源换流器、连接变压器、桥臂电抗器、开关设备、直流电容、直流开关设备、测量系统、控制与保护装置等。

柔性直流输电技术在大规模清洁能源并网、海岛供电、交流电网同步/异步互联、构建直流电网等方面具有广阔的应用前景。

第一条：获得多项成果2006年5月，国家电网公司确定了《柔性直流输电系统关键技术研究框架》，由此启动了我国在柔性直流输电关键技术领域的全面研究。

上海南汇风电场柔性直流输电示范工程，是我国首条柔性直流输电工程，也是亚洲首条柔性直流输电示范工程。

柔性直流配电技术的优势及发展现状近年来随着国家建设的发展进步，持续大力推行节能环保政策，出现了大量以分布式电源和储能为代表的直流电源以及以电动汽车等并网负荷为代表的直流负载，使交流配电网的电源形式、负荷形式都发生了变化。

本文对柔性直流配电技术的优势进行了分析，梳理了柔性直流配电的关键技术，并对柔性直流配电的发展现状进行了粗浅总结。

标签：配电网;柔性直流配电;配电技术;发展现状1柔性直流配电技术优势分析直流配电技术相较于交流配电来说输电线占地面积小、耗材少，灵活性好，运行损耗也更小，其两侧交流系统无需同步运行，具有技术经济优势。

1.1柔性直流配电技术更加先进（1）分布式电源灵活接入直流配电系统，利用直流电不存在交流电的相位和频率跟踪优势，能有效的提高分布式电源接入的灵活性和可靠性。

（2）直流电不再存在交流电电能质量评价中的频率偏差和三相不平衡指标，谐波与间谐波变成文波与高频分量，电力高质量供应，电能质量问题更少。

（3）柔性直流配电技术能减少变流环节，降低供电输送时间，还具备潮流动态可控和限制短路电流的能力，使系统拥有高可控性。

（4）柔性直流网架结构对于交流配电系统有更加的多样性，区别交流配电的闭环设计、开环运行，有多端辐射以及环网等结构，为供电拓扑提供更多灵活设计方案。

1.2柔性直流配电技术更加经济在快速发展的社会中，不仅电动汽车和电子设备等直流负荷增多，还有变频空调等需要直流驱动的交流负载。

直流配电系统能直接向直流负荷和需要直流驱动的负荷供电，节省变流环节，降低成本和损耗。

交流电压峰值大于直流额定电压且有效峰值相同时，直流配电的绝缘强度要求更低。

2柔性直流配电的关键技术梳理在柔性直流配电技术规划中首先要严格按照国家颁布的相关标准制定电压等级，能为直流配电技术研究提供基础保障。

2.1拓扑结构的设计拓扑结构与系统运行管理方式和控制保护策略装置有直接关系，也会影响到系统运行的经济性和可靠性，在目前阶段直流配电技术拓扑结构设计主要3个方案。

柔性直流输电技术介绍摘要：柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。

与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。

比较了几种新型的高压大容量电压源变流器的特点；分析了大规模多节点模块化多电平系统实时动态仿真技术的现状和难点；指出了柔性直流输电技术在多端直流输电领域应用的特点和难点。

介绍了欧洲、美国以及我国在柔性直流输电技术领域的应用规划。

分析表明发达国家对于柔性直流输电在可再生能源利用和智能电网发展中所起作用的极为重视，多条柔性直流输电线路在建或规划建设。

关键词：柔性直流，模块化多电平，变流器，风电场并网1 引言柔性直流输电技术（Voltage Sourced Converter, VSC）是一种以电压源变流器、可关断器件（如门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（IGBT））和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。

国外学术界将此项输电技术称为 VSC-HVDC，国内学术界将此项输电技术称为柔性直流输电，制造厂商 ABB 公司与西门子公司分别将该项输电技术命名为 HVDC Light 和 HVDC Plus。

与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。

随着大功率全控型电力电子器件的迅速发展，柔性直流输电技术在高压直流输电领域受到越来越广泛的关注及应用。

传统的低电平 VSC 具有开关频率高、输出电压谐波大、电压等级低、需要无源滤波器等缺点，而且存在串联器件的动态均压问题；多电平变流器提供了一种新的 VSC 实现方案。

它通过电平叠加输出高电压，逼近理想正弦波，输出电压谐波含量少，无需滤波设备。

2024年柔性直流输电市场发展现状引言柔性直流输电（Flexible Direct Current Transmission，简称FDCT）作为一种新型的输电技术，具有多种优势，如高效、低损耗和灵活性等。

随着电力需求的不断增长和可再生能源的迅速发展，柔性直流输电市场正逐渐展现出巨大的潜力。

本文将对柔性直流输电市场的发展现状进行分析和探讨。

主要内容1. 柔性直流输电技术简介柔性直流输电技术是一种将输电线路由传统的交流形式转变为直流形式的技术。

该技术利用高压直流输电（High Voltage Direct Current，简称HVDC）系统，通过转换站将交流电转换为直流电进行输送。

相较于传统的交流输电方式，柔性直流输电可以实现更高效率和更远距离的电能传输。

2. 柔性直流输电市场发展趋势柔性直流输电市场正逐渐蓬勃发展，并且呈现出以下几个主要的发展趋势：•可再生能源促进发展：随着可再生能源的快速发展，如风能和太阳能等，柔性直流输电正成为将这些能源从产地输送到用电地点的理想选择。

柔性直流输电系统可以实现大规模清洁能源的长距离传输。

•输电效率提高：与高压交流输电相比，柔性直流输电系统的输电效率更高。

因为直流电在输送过程中的能量损失较小，可以大幅度降低电力传输过程中的能量损耗，提高输电效率。

•电网稳定性提升：柔性直流输电系统具备快速响应和调节电网负荷等特点，可以提高电网的稳定性。

在能源供需波动较大的情况下，柔性直流输电系统可以有效地平衡能源供给和需求，提高电网的可靠性和稳定性。

3. 柔性直流输电市场的挑战柔性直流输电市场的发展也面临着一些挑战，主要包括以下几个方面：•技术难题：柔性直流输电技术相对较新，还存在一些技术难题，如电能转换效率、电气设备可靠性和环境适应能力等问题，需要进一步解决和改进。

•经济可行性：虽然柔性直流输电具有诸多优势，但是其建设和运营的成本相对较高，需要对投资回报作出准确评估，以确保项目的经济可行性。

柔性直流输电技术介绍1引言柔性直流输电技术（Voltage Sourced Converter,VSC）是一种以电压源变流器、可关断器件（如门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（IGBT））和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。

国外学术界将此项输电技术称为VSC-HVDC，国内学术界将此项输电技术称为柔性直流输电，制造厂商ABB 公司与西门子公司分别将该项输电技术命名为HVDC Light和HVDC Plus。

与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。

随着大功率全控型电力电子器件的迅速发展，柔性直流输电技术在高压直流输电领域受到越来越广泛的关注及应用。

传统的低电平VSC具有开关频率高、输出电压谐波大、电压等级低、需要无源滤波器等缺点，而且存在串联器件的动态均压问题；多电平变流器提供了一种新的VSC实现方案。

它通过电平叠加输出高电压，逼近理想正弦波，输出电压谐波含量少，无需滤波设备。

自1997年赫尔斯扬试验工程投入运行以来，柔性直流输电技术迅速发展，目前已有13项工程投入商业运行，最高电压等级已达±200kV，最大工程容量达到400MW，最长输电距离为970km。

通过各个领域专家的不断创新和工程建设运行经验的不断积累，柔性直流输电技术作为一种先进的输电技术已具备大规模应用的条件。

图1两端VSC-HVDC系统典型结构图2008年12月，“柔性直流输电关键技术研究与示范工程”作为国家电网公司的重大科技专项正式启动。

该工程联接上海南汇风电场与书院变电站，用于上海南汇风电网并网，是中国首条柔性直流输电示范工程。

该工程由中国电力科学研究院开发，负责接入系统设计、设备供货及工程实施等工作。

2柔性直流输电技术的研究现状2.1高压大容量电压源变流器技术2.2.1模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter,MMC）模块化多电平变流器可以有效降低交流电压变化率，其拓扑结构如图2所示。

柔性直流输电一、概述（一）柔性直流输电的定义高压直流（HVDC输电技术始于1920年代，到目前为止，经历了3次技术上的革新，其主要推动力是组成换流器的基本元件发生了革命性的重大突破。

第一代直流输电技术采用的换流元件是汞弧阀，所用的换流器拓扑是6脉动Graetz桥, 其主要应用年代是1970年代以前第二代直流输电技术采用的换流元件是晶闸管，所用的换流器拓扑仍然是6脉动Graetz桥，因而其换流理论与第一代直流输电技术相同，其应用年代是1970年代初直到今后一段时间。

通常我们将基于Graetz桥式换流器的第一代和第二代直流输电技术称为传统直流输电技术，其运行原理是电网换相换流理论。

因此我们也将传统直流输电所采用的Graetz桥式换流器称为“电网换相换流器”，英文是“ LineCommutatedConverter ”，缩写是“ LCC 。

这里必须明确一个概念，有人将电流源换流器（CSC与电网换相换流器（LCC混淆起来，这是不对的。

LCC属于CSC但CSC的范围要比LCC宽广得多，基于IGBT构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。

1990年，基于电压源换流器的直流输电概念首先由加拿大McGill大学的Boon-TeckOoi等提出。

在此基础上，ABB公司于1997年3月在瑞典中部的Hellsjon 和Grangesberg之间进行了首次工业性试验（3MW/± 10kV），标志着第三代直流输电技术的诞生。

这种以可关断器件和脉冲宽度调制（PWM技术为基础的第三代直流输电技术，国际权威学术组织国际大电网会议（CIGRE和美国电气和电子工程师协会（IEEE），将其正式命名为“ VSGHVDC，即“电压源换流器型直流输电”。

2006年5月，由中国电力科学研究院组织国内权威专家在北京召幵“轻型直流输电系统关键技术研究框架研讨会”，会上，与会专家一致建议国内将基于电压源换流器技术的直流输电（第三代直流输电技术）统一命名为“柔性直流输电”。

风电并网中的柔性直流输电技术分析与以往工作不同的是，风电并网的工作开展时，一定要在稳定性方面做出较大的努力，应尽量减少各种不良因素的作用，从多个方面保证各项工作的开展可以按照预期来执行。

柔性直流输电技术在现阶段的研究当中，不仅将以往的技术作为对比，同时还在技术的优势研究上比较深入，希望由此来在风电并网过程中，提供更多的帮助。

一、柔性直流输电系统（一）柔性直流输电技术的特点分析对于风电并网而言，虽然自身具备的积极作用比较突出，可是在很多工作的开展上，都不能从传统的角度来出发，应在多个方面保证柔性直流输电技术得到有效的应用，减少强制性的错误操作，保证各项工作的落实能够得到预期的效果。

分析认为，柔性直流输电技术的特点主要是集中在以下几个方面：第一，柔性直流输电技术的实施，自身是一种将可关断电力电子器件引入直流输电领域的新型直流输电技术。

该项技术的操作过程中，主要选择的设备，表现为具有自关断能力的全控型半导体器件IGBT所构成的电压源变流器，该项设备可以将常规的设备更好取代，相比基于半控晶闸管器件的直流电源变流器而言，柔性直流输电技术的设备在性能上更加优秀。

第二，从电网技术的使用上来分析，柔性直流输电技术在落实以后，能够将独立的控制有功能力、独立控制无功能力更好的发挥出来，针对潮流的反转而言，能够在较短的时间内实现。

这样一来，就可以更好的提高交流系统的输电能力，同时在功角的稳定性方面也取得了较大的提升。

一般而言，柔性直流输电技术在应用到风电并网的工作以后，能够在很短的时间内恢复供电，在黑启动方面，以及向无源电网供电方面，也得到了较好的效果。

第三，柔性直流输电技术在实施以后，对经济上的影响较大，对环境上的影响较小。

多数地方在操作柔性直流输电技术时，仅仅需要占有很小的土地面积，在相关工作的施工工期上也表现较短，该项技术所产生的电磁干扰并不高。

（二）柔性直流输电系统运行方式对于柔性直流输电技术而言，其在使用的过程中，主要是借助于相关的系统来完成的。

基于柔性直流输电不同电压等级的经济性比较摘要：针对柔性直流输电工程，在简述其经济运行范围的基础上，对不同电压等级的工程投资成本、运行成本、投资回报进行对比分析，旨在为实际工作中，电压等级的合理确定提供参考借鉴。

关键词：柔性直流输电；电压等级；经济性柔性直流输电在智能电网这一重要发展趋势下，具有重要作用和现实意义，而其不同的电压等级有不同的经济性，需要在前期评估工作中切实做好对比分析，以选取合适的电压等级，使输电处在经济运行状态中。

1柔性直流输电经济运行范围1.1容量和电压等级之间的关系电压等级的初步估计过程中，可采用下列方式确定电压等级：其一，采用经验公式，可表示为：按西德公式可得：其二，统计曲线。

统计目前已投入运行的工程对应的容量和电压之间的关系，并将统计结果绘制成曲线。

在线路的输电功率确定以后，根据曲线能快速确定电压等级。

从现有资料可以看出，当前的柔性直流输电系统输送容量主要保持在百兆瓦以内，而电压等级则处在数十千伏至数百千伏范围内[1]。

其三，电缆手册。

根据电缆的相关参数，结合输送容量，确定材质及电缆的敷设方法，选定适宜的电压等级。

1.2经济输送范围在输送容量给定以后，输电距离对工程的投资与运行成本将有直接影响，成本变化实际速率也会受到电压等级的影响。

基于此，在做经济对比时，会有一个分界点，也就是临界经济距离。

技术对比过程中，两种不同的输电技术会有临界经济距离。

2柔性直流输电投资成本以某工程为例进行分析，其输送电力为300MW，输送距离为70km。

采用经验法确定电压，处在-207kV~+207kV范围内，根据电缆手册，确定两种电缆类型，电压等级分别为±150kV与±80kV，同时需进行带空隙敷设电缆。

对以上工程的投资成本进行对比分析。

2.1换流站在换流站中，主要有以下几种设备：其一，交流变；其二，反应器；其三，直流电容；其四，交流滤波器；其五，阀塔；其六，水冷装置。

通过对柔性直流输电的合理应用，能减少电气设备，降低成本。

柔性直流输电技术目录简介 (1)原理 (2)战略意义 (3)应用前景展望 (4)常规直流输电与柔性直流输电的对比 (5)一、常规直流输电技术 (5)二、柔性直流输电技术 (6)三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比 (7)四.运行方式 (8)简介柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路(通常为直流电缆)构成。

基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）技术由加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi 等人于1990年提出，是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。

李岩，罗雨，许树楷，周月宾等.柔性直流输电技术：应用、进步与期望．《南方电网技术》，2015讲述了柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。

概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程——南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。

柔性直流输电系统中两端的换流站都是利用柔性直流输电，由换流器和换流变压设备，换流电抗设备等进行组成。

其中最为关键的核心部位是 VSC ，而它则是由流桥和直流电容器共同组成的。

系统中，综合考虑它的主电路的拓扑结构及开关器件的类型，能够采用正弦脉宽调制技术，将此类技术在调制参考波与三角载波进行数据的对比，在后者数据相对较小的情况下，就会发生触发下桥臂开关导通并关断下桥臂。