柔性直流输电在交直流混联电网中的应用与展望-42页_7mb

柔性直流输电在交直流混联电网中的应用与展望

核心内容

柔性直流输电（VSC-HVDC）作为新一代直流输电技术，具有高可控性、模块化拓扑结构和有功、无功独立解耦控制等优势，能够实现全域运行。其技术特点使其在电网互联、远距离输电、新能源送出及中低压配电等领域展现出广泛的应用前景。

主要观点

• 技术特点：VSC-HVDC采用全控型功率器件和模块化拓扑结构，具备高可控性和适应性，能够实现有功与无功的独立解耦控制，支持四象限运行。
• 发展现状：当前全球已运行的直流工程中，传统直流占比70%，柔性直流占21%；而在规划中，柔性直流成为主流方案，数量是传统直流的两倍。
• 应用领域：VSC-HVDC已在电网互联、远距离输电、新能源送出和中低压配电等四大场景中得到广泛应用。
• 未来趋势：随着新型电力系统的建设，VSC-HVDC将从“电能输送”向“输电+运行控制”双重职能转变，成为构建稳定、灵活、智能电网的重要支撑技术。

关键信息

一、柔性直流在大电网中的作用

1. 优化电网结构，提升本质安全水平

   • 鲁西背靠背工程首次将柔直用于500kV主网架，实现西电东送主通道的柔性互联，有效减少交流系统短路电流，提高电网稳定性。
   • 工程投产后，粤港澳大湾区电网短路电流显著降低，系统频率稳定性增强，频率同步控制技术有效缓解异步电网间的频率失衡问题。
   • 通过阻抗重塑和快速过电压抑制方法，解决直流密集馈入运行风险，提升系统安全性能。

2. 降低多回直流同时换相失败的安全风险

   • 昆柳龙特高压柔直工程采用混合直流控制技术，提升多馈入有效短路比（MIESCR），显著降低多回直流同时换相失败的风险。
   • 工程采用全半桥混合拓扑和主动反压方法，实现远距离架空线故障的快速清除和系统恢复。

二、柔性直流在新型电力系统中的应用与展望

1. 新能源送出

   • 海上风电集中送出是柔直的重要应用场景，其直流海缆无充电无功问题，适合远距离输电。
   • 如东海风柔直工程为我国首个海风柔直送出工程，容量1.1GW，电压±400kV；青州五/七柔直工程预计2024年建成，将成为世界首个2GW海上风电直流送出工程。

2. 中低压配电

   • 柔直技术延伸至中低压配电系统，用于配电网柔性互联、增容改造、工业园区/楼宇直流供电等场景，提升供电质量与可靠性。
   • 国内外已有多个柔直配电工程投入运行，如英国FUN-LV、德国FEN Research Campus MVDC等。

3. 频率同步控制

   • 柔直通过频率同步控制技术，根据两侧电网频率差值调节功率，实现异步电网间的频率同步。
   • 已应用于鲁西和粤港澳大湾区柔直工程，提升系统调频资源的共享能力，有助于构建统一的调频辅助服务市场。

4. 异同步控制技术

   • 柔直可模拟交流联络线，实现功率自动控制和互济。在电网故障时，隔离故障并抑制短路电流，降低两侧电网相互影响。
   • 该技术已应用于粤港澳大湾区中、南通道柔直工程，提升系统运行灵活性与稳定性。

应用场景

技术创新

• 多类型换流器协调控制：实现多换流器控制模式自动识别与功率互济。
• 快速故障穿越控制：通过暂停触发和快速恢复技术，避免交流故障下柔直停运，提供动态支撑。
• 混合直流运行控制：实现稳态与暂态运行控制，提升系统稳定性。
• 频率同步控制：根据两侧电网频率差值调节功率，提升频率稳定性。
• 异同步控制：模拟交流联络线，实现功率自动控制与互济，提升系统灵活性。

发展前景

随着新型电力系统的建设，VSC-HVDC将在以下方面发挥更大作用：

• 提升电网灵活性与稳定性：通过灵活调节功率、阻隔短路电流、频率同步控制等技术，提高电网对新能源接入和负荷波动的适应能力。
• 推动电网智能化转型：VSC-HVDC将成为电网运行控制的重要主体，承担网络构建和系统运行的关键责任。
• 促进可再生能源大规模消纳：尤其在深远海风电送出和新能源集中接入场景中，柔直技术将发挥不可替代的作用。

结论

柔性直流输电技术凭借其高可控性、模块化结构和独立解耦控制能力，已成为构建新型电力系统的重要支撑。其在电网互联、远距离输电、新能源送出及中低压配电等场景中的广泛应用，显著提升了电网的安全性、灵活性和稳定性。未来，随着技术不断成熟和工程规模扩大，VSC-HVDC将在推动能源转型和电网智能化方面发挥更大作用。