高压直流输电技术现状及发展前景

高压直流输电技术现状及发展前景

杜亚男

国网内蒙古东部电力有限公司内蒙古超特高压分公司±800kv 锡盟换流站  内蒙古锡林浩特 026000

摘要：随着国家整体实力的提升与进步，输电领域的发展得到了不小的创新与突破，很多电力输送部门不仅对其中现阶段电力输送领域的发展进行了深入的研究，相关科研团队还对相应的输电技术进行了进一步的探讨，从而为电力输送领域的发展提供有利条件。高压直流输电技术就是其中重要的内容，近年来相关电力部门对技术的应用原理和要点等进行全方位的探讨。本篇文章就高压直流输电技术现状及发展前景方面的内容进行简单的论述，并提出些许观点，希望能对相关人士的研究有所帮助。

关键词：高压直流输电；技术现状；发展前景

1 前言

在我国各地区之间在经济发展、基础项目建设等方面差距的影响下，各地区对电能的需求量以及消耗量方面也存在差距。为了满足个地区对电能的需求，实现电力能源的均衡分配，目前已开展了西电东送等工程，这些工程在提升了电能利用率、促进了电能发展的同时，也对高压直流类型输电技术有了更高的要求。

2 直流输电系统简介

在直流输电系统中，只有输电线路是直流供电的，发电和供电系统仍然是交流供电。输电线路开始时，发电系统的交流电流由输电变压器供电，送至整流装置。整流器的主要部件是用于交流/直流转换的晶闸管变换器和整流阀。其功能是将高压交流电流转换为高压直流电流，并传输到输电线路。直接电能通过输电线路传输给变频器。转换器的结构与整流器的结构相同，但效果相反。它们通过高压交流电流变换高压直电流。然后，通过转换变压器将电力从交流系统传输到交流系统，从而降低电压。在直流输电系统中，通信系统的电能也可以通过改变变换器的控制状态发送到直流系统，即变流器和变换器可以相互转换。

3 高压直流输电技术介绍

高压直流输电主要是指利用直流电的部分优势开发出能够进行长距离、大功率输电的技。通常这种技术在海底电缆以及架空线缆中使用较为普遍，或者传统的三相交流输电技术不能使用的场合中也可以应用这一技术。在高压直流输电系统中，发电机产生的三相交流电会经过换流站进行整流后，转变为直流电，利用直流输电线路将其进行长距离的传输，然后经过另一端的逆变器，再将直流电转换成三相交流电，这样就可以满足各种电气设备的供电使用。一般在系统中，关键的部件是换流器，这种部件的构成是单个或多个换流桥，能够实现交流电与直流电的相互转换。换流器有逆变器和整流器，逆变器就是直流换交流，整流器就是交流换直流。

4 高压直流输电优势和缺点

4.1高压直流输电的优势

4.1.1低耗材

传统的三相交流线路需要三根导线，并且线路走廊宽，而直流输电线路只需正、负两极导线，其杆塔的结构简单，线路走廊窄，此外，一条同电压的直流输电线路输送容量约为交流输电线路的2倍，直流输电的线路走廊，其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。

4.1.2远距离、大容量

高压直流输电输送远距离和交流输电相比，直流输电运行十分稳定、也不会出现功角稳定的问题。在静态和暂态的情况下，也不会降低稳定性，更不会降低输送的容量，这也是直流输电的优势之一。受到换流阀电流的影响，交流系统不能控制输送的容量以及输送的距离，这在一定程度上也实现了远距离和大容量的输送。

4.1.3易互联

交流输电系统在运行的过程中，并网的所有系统都要一起运行。否则，系统就会产生大量的循环电流，进而损坏内部的设备，造成停电，等各种意外事故。如果是直流输电系统，就不需要并网系统一起运行了。还能够实现不同频率的系统非同期联络，那么交流系统也会更加稳定，意外事故发生的频率就会大大降低，从而降低了整体的供电成本。

4.2高压直流输电的缺点

4.2.1换流器在运行时会产生交流谐波和直流谐波，若处理不当将其引入交流系统会给交流电网带来很多问题。为了降低谐波的影响需在交流侧和直流侧加装滤波器组，这样无形中就增加了换流站的占地面积和运行成本。

4.2.2晶闸管式换流器在直流电传输过程中会吸收大量的无功功率，高达有功功率的60%，这就需要加装无功功率补偿装置来进行控制，从而增加了换流站的成本和控制的复杂性。

5 发展前景

5.1加快直流输电在远距离输电系统中的应用

电子技术的不断发展，为各个行业都带来的新的机会，高压输电也不例外。随着换流器的价格不断降低，高压直流输电工程的成本也不断降低，加上其独有的稳定、可控等性能优势，就成为了远距离输电的首要选择。目前，高压直流远距离输电技术已在世界各地广泛应用，随其成本不断的降低，其优势进一步扩大，在全世界电力运输的比重也将愈加增大。

5.2改善能源分布

中国的国土面积十分辽阔，但是能源分布并不是均匀的，在部分发展的重点区域可能会存在电能需求大与电能储备有限之间的矛盾，因此有效发展特高压直流输电工程能够为区域的发展带来更加便捷的条件，同时能够有效改善国内能源分布不均的问题。在实际生产过程中，部分地区由于能源储备量较小，导致实际建设过程中，各项工程的有序展开受到严重的限制，由于传统输电工程电能消耗量大的问题，导致在实际发展过程中，该地区所能够得到的电能供应量十分有限，不仅难以改善区域经济发展的状态，同时造成了大量的电能浪费。因此发展特高压直流输电技术能够有效改善能源分布情况，为能源匮乏地区带来更加充沛的发展资源储备，有效解决发展过程中由于电能储备较少而出现的棘手问题。

5.3应用范围扩大

城市化进程的不断加剧，城市中心供电越来越集中化、狭窄化，供电压力不断增大，地下电缆输电就成了城市中心供电日后发展的主要方向，城市人口的不断聚集导致城市供电电容日益增大，供电网的短路容量也势必会增大，电网的故障率也会大大增加，采用直流输电可以有效地避免电容电流的产生，因其良好的功率控制性能，大大避免了短路容量的产生，保障了城市电网的安全性。直流大电网供电，可以发挥其集中供电，保障发电时的环保、优质、高效、廉价等电力特点。而小规模交流电发电厂，一般都是采用火力发电来进行的，成本高、能量消耗大、污染重，经济效益差。与此相比，大电网高压直流输电的无论从经济效益还是环境保护层面都更具有优势，并可为日益显著的城市化贡献自己的力量。

5.4经济前景

高压直流输电技术的应用能够带来更加稳定的经济发展，是确保该工程能够进一步展开的重要基础。在实际生产过程中，高压直流输电技术的应用，能够确保其他各种工程建设的顺利进行，有效避免了传统输电技术工程占地面积大，耗费成本大等弊端，同时还能够达到有效降低对于环境污染的目的。因此在实际发展过程中，既能够顺应国家绿色发展的政策，同时又能够有效要提高区域经济发展质量，因此在经济前景方面而言具有广阔的发展空间。高压直流输电技术在发展的过程中不断结合先进的生产理念，同时在科学技术的辅助下不断实现技术创新，高新技术的应用能够为人们生产生活便捷性的提供更加坚实的保障，同时能够更好地满足实际发展的用电需求。达到了满足发展需求，又满足环境保护需求的双重目的，因此，高压直流输电工程在未来具有广阔的发展前景。

6 结论

高压直流输电技术在远距离、大容量输电方面具有显著的优越性，能够有效解决我国能源供需地域不匹配的能源格局，同时该技术当前存在技术难题也应该正视，尤其是对超高压换流器等设备的研发工作，需要进一步加强，从而保证能源供需平衡，进而推动我国经济社会的快速、健康发展。

参考文献

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