【導讀：隨著中國柔性直流輸電技術研究及設備製造瓶頸全部被突破，“十二五”期間，柔性直流輸電的應用預計將大大增加。】　　

11月29日ri，中zhong國guo電dian力li科ke學xue研yan究jiu院yuan研yan製zhi的de我wo國guo首shou套tao柔rou性xing直zhi流liu關guan鍵jian設she備bei，通tong過guo上shang海hai市shi電dian力li公gong司si組zu織zhi的de出chu廠chang試shi驗yan驗yan收shou
，即ji將jiang運yun往wang上shang海hai南nan彙hui風feng電dian場chang柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian示shi範fan工gong程cheng現xian場chang。在zai新xin能neng源yuan發fa展zhan日ri益yi加jia快kuai的de背bei景jing下xia，柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian前qian景jing廣guang闊kuo。

   中國電科院的賀之淵博士拿著一張圖表，準備向筆者介紹柔性直流輸電。

　　奇怪的是，這張圖表似乎與柔性直流輸電無關。圖表上畫著中國地圖，地圖上的江蘇、甘肅等地標為藍色，寫著“風電場”;浙江、福建等地標為紫色，寫著“海島供電”;上海、大連等地標為橙色，寫著“城市供電”。

　　這些都是柔性直流輸電能夠做的事情，賀之淵說。隨著中國柔性直流輸電技術研究及設備製造瓶頸全部被突破，“十二五”期間
，柔性直流輸電的應用預計將大大增加。

　　發展新能源 需要柔性直流輸電

　　對於國內所有研究柔性直流輸電技術的人來說
，12yueshilingrenxingfendeyigeyue。yigeyuanyinshi，shanghainanhuifengdianchangrouxingzhiliushudianshifangongchengjianshejiejinweisheng，yiweizheyongyouzizhuzhishichanquandejishuheshebeijijiangchenggongyingyong;另一個原因，也是更為重要的原因是
，“十二五”新能源的大發展，將帶“火”柔性直流輸電。

　　此前不久

，國家明確了七大戰略性新興產業
，其中包括新能源。這標誌著在“十二五”期間，風電、太陽能光伏發電等新能源產業的發展


，將獲得更多財稅金融等政策性支持，迎來加速發展的契機。

　　以風電為例。10月13日發布的《中國風電發展報告2010》顯示
，2009年全國新增風電裝機容量1380萬千瓦，全球排名第一，累計裝機容量世界第二;2010年，全球每3台新安裝的風電機組，就有一台在中國;未來幾年，我國風電仍有可能以每年1000萬千瓦以上的新增裝機速度發展，並於2015年達到9000萬~1億千瓦。

　　但是
，新能源發電往往表現出不穩定性

、分散性
、小型化、遠離負荷中心等特點，使得采用一般輸電技術聯網極不經濟。據中國電科院副總工程師
、直流輸電專家湯廣福介紹，製約新能源發展的瓶頸主要是並網問題，風能
、太陽能發電明顯的間歇性和不確定性，容易引發諧波汙染、電壓閃變等

，導致電能質量低
，無法保證電網安全。

　　國家能源局的一位官員表示，國家將在“十二五”期間重點解決大型風電基地等可再生能源基地並網瓶頸問題。

　　weijiejuexinnengyuanbingwangwenti
，shijiegeguojinxingleduozhongchangshi。tangguangfubiaoshi，xianzaikanlai

，rouxingzhiliushudianshibaozhengxinnengyuanjierudezuihaofangshizhiyi，shenzhizaihenduochanghexiashiweiyixuanze。

　　已有成功經驗證明這一點。1999年6yue
，ruidiangetelandaorouxingzhiliushudiangongchengtouruyunxing。gaixitongjiangnasifengdianchangdediannengsongdaoweisibishi。gongchengyunxingjingyanbiaoming，rouxingzhiliushudianyujiaoliushudianbinglianyunxinghenhaodijiejuelesandawenti：減弱了功率變化對交流電網造成的壓力，使交流電網更易於監測;減少了電壓變化對敏感負荷的影響，隨著風電功率的增加，電壓質量得到明顯改善;實現了靈活快速地控製潮流，減少線路損耗，有助於實現調度自動化。

柔性直流輸電應用圖示。在這個設想中的典型區域，柔性直流輸電廣泛應用於城市供電、風電並網、海上鑽井平台供電等領域。

　　柔性直流輸電 能做什麼

　　為什麼柔性直流輸電能夠解決新能源並網問題?

　　賀之淵認為，原因是其可控性較好、運行方式靈活
，能夠減少係統短路容量
，提高電能質量。使用柔性直流輸電技術

，就仿佛在輸送線路中增加了一個“等效電容”，可以在一定程度上確保功率的穩定輸送。

　　賀之淵說：“設想有一條大河，自然狀態下


，水流的流量隻受最初的地理環境影響;ruguozaihedaoshangjianleyigeshuiku，renmenjiukeyisuiyikongzhixiayoushuiliudeliuliangle。rouxingzhiliushudianjishuxiangjiaoputongdezhiliushudianjishu

，jiuhaoxiangzaihedaoshangjianlileyigeshuiku，shirenmengengziyoudikongzhishudianxianludedianliudaxiaoheshusongzhuangtai。”

　　柔性直流輸電最突出的技術特點是采用了全控型的電力電子器件IGBT。與采用晶閘管的傳統直流輸電不同
，柔性直流輸電的係統反應速度快、可控性較好、運行方式靈活。

　　與常規交
、直流輸電相比

，柔性直流輸電能極大地減少係統短路，還能向無源電網供電，是解決大麵積區域停電
、實現遠距離孤立送電(如海上采油平台和海上島嶼等)的有效途徑。2003年，美國東北部地區發生大停電事故，電網采用的柔性直流輸電係統提供了必要的電壓和頻率支持，幫助電網係統快速恢複了供電。

　　此外，柔性直流輸電還能提高配電網電能質量
，消除交流係統中的諧波汙染、電壓間斷以及波形閃變等問題。而諧波汙染


、電壓波形閃變等



，恰恰是風電
、光伏發電帶給電網的一大難題。

　　賀he之zhi淵yuan表biao示shi

，依yi據ju當dang前qian我wo國guo的de研yan究jiu成cheng果guo，柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian不bu但dan能neng促cu進jin新xin能neng源yuan並bing網wang，係xi統tong本ben身shen也ye是shi節jie能neng環huan保bao的de。柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian係xi統tong不bu需xu要yao濾lv波bo器qi，模mo塊kuai化hua程cheng度du高gao
、附屬設備少
，使得設備生產製造周期大為縮減
，也更易於移動、安裝
、調試和維護;係統的換流站體積僅為傳統直流的20%
，並能實現無人值守;換流站類似普通廠房
，沒有室外配電裝置，對環境景觀影響小，可比常規直流節省大量走廊用地;采用地下或海底電纜，電磁幹擾小。所有這些
，都使得柔性直流輸電更綠色、低碳
、環保。

　　有關專家估計，到2015年nian，世shi界jie範fan圍wei內nei柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian工gong程cheng的de市shi場chang規gui模mo將jiang達da到dao千qian億yi元yuan以yi上shang。而er隨sui著zhe新xin能neng源yuan的de快kuai速su發fa展zhan和he環huan境jing保bao護hu要yao求qiu的de提ti高gao，我wo國guo對dui柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian技ji術shu也ye表biao現xian出chu強qiang勁jin的de市shi場chang需xu求qiu，預yu計ji未wei來lai5年國內市場規模在400億元以上。

　　延伸閱讀

　　柔性直流輸電 與孤島供電
、城市供電

　　rouxingzhiliushudianjishuzhuyaoshoudaoxinnengyuanfazhandaidong
，danqifahuizuoyongdelingyubujinxianyuxinnengyuanbingwang。julejie，zaigudaogongdianhechengshipeiwanggongdianlingyu，rouxingzhiliushudiantongyangyoujudadeyingyongqianli。

　　孤島供電領域。我國擁有7000餘(yu)個(ge)海(hai)島(dao)，孤(gu)島(dao)供(gong)電(dian)對(dui)緩(huan)解(jie)土(tu)地(di)資(zi)源(yuan)緊(jin)缺(que)
，充(chong)分(fen)利(li)用(yong)資(zi)源(yuan)意(yi)義(yi)重(zhong)大(da)。柔(rou)性(xing)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)可(ke)在(zai)保(bao)證(zheng)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)穩(wen)定(ding)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，通(tong)過(guo)環(huan)流(liu)技(ji)術(shu)將(jiang)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)轉(zhuan)化(hua)為(wei)直(zhi)流(liu)
，用(yong)於(yu)實(shi)現(xian)兩(liang)個(ge)交(jiao)流(liu)係(xi)統(tong)的(de)互(hu)聯(lian);通過對自身電流的快速控製


，有效限製互聯係統的短路容量。另外，由於直流線路在投資
、運行費用、長距離傳輸等方麵具有優勢
，因此在隔海輸電的情況下，技術經濟指標往往優於交流輸電方案。

　　城市配網供電領域。重負荷
、短路電流超標、嚴(yan)格(ge)的(de)環(huan)境(jing)約(yue)束(shu)是(shi)特(te)大(da)型(xing)城(cheng)市(shi)發(fa)展(zhan)麵(mian)臨(lin)的(de)嚴(yan)峻(jun)挑(tiao)戰(zhan)。大(da)量(liang)電(dian)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)和(he)負(fu)荷(he)的(de)快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)
，使(shi)城(cheng)市(shi)電(dian)網(wang)增(zeng)容(rong)的(de)需(xu)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)強(qiang)烈(lie)。柔(rou)性(xing)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)技(ji)術(shu)可(ke)通(tong)過(guo)快(kuai)速(su)控(kong)製(zhi)有(you)功(gong)功(gong)率(lv)和(he)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)，解(jie)決(jue)電(dian)壓(ya)閃(shan)變(bian)問(wen)題(ti)，改(gai)善(shan)供(gong)電(dian)的(de)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)，防(fang)止(zhi)敏(min)感(gan)設(she)備(bei)因(yin)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti)造(zao)成(cheng)的(de)經(jing)濟(ji)損(sun)失(shi)。柔(rou)性(xing)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)采(cai)用(yong)地(di)埋(mai)式(shi)直(zhi)流(liu)電(dian)纜(lan)，可(ke)以(yi)在(zai)不(bu)影(ying)響(xiang)城(cheng)市(shi)市(shi)容(rong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，完(wan)成(cheng)城(cheng)市(shi)電(dian)網(wang)的(de)增(zeng)容(rong)改(gai)造(zao)，滿(man)足(zu)城(cheng)市(shi)中(zhong)心(xin)的(de)負(fu)荷(he)需(xu)求(qiu)和(he)節(jie)能(neng)環(huan)保(bao)的(de)要(yao)求(qiu)。

　　在這個設想中的典型區域，柔性直流輸電廣泛應用於城市供電
、風電並網、海上鑽井平台供電等領域。進展

　　我國柔性直流輸電技術已成熟

　　王彥

　　隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)首(shou)套(tao)柔(rou)性(xing)直(zhi)流(liu)關(guan)鍵(jian)設(she)備(bei)成(cheng)功(gong)下(xia)線(xian)，我(wo)國(guo)已(yi)在(zai)短(duan)短(duan)幾(ji)年(nian)時(shi)間(jian)內(nei)，實(shi)現(xian)了(le)既(ji)擁(yong)有(you)紮(zha)實(shi)的(de)理(li)論(lun)功(gong)底(di)

，又(you)掌(zhang)握(wo)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)的(de)目(mu)標(biao)。柔(rou)性(xing)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)的(de)主(zhu)要(yao)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)——中國電科院，成為ABB、西門子之後，世界第三家同時具備試驗、成套設計
、生產、安裝調試等全套核心競爭力的機構。

　　多位柔性直流輸電技術專家表示，國家電網公司超前的戰略眼光保證了這一技術早日成功落地。2006年5月，公司即瞄準柔性直流輸電技術，確定了“柔性直流輸電係統關鍵技術研究框架”。我國柔性直流輸電發展序幕由此拉開。

　　中國電科院副總工程師湯廣福表示，研究柔性直流輸電隻能依靠自力更生。“rouxingzhiliushudianjishushidangjinshijiedianlidianziquankongjishudezhigaodian，shijuyoudianfuyiyidejishugeming。kuaguogongsiduigaixiangjishuyangebaomi，bufabiaoyifentuzhi
、一yi張zhang照zhao片pian，不bu在zai刊kan物wu上shang發fa表biao學xue術shu文wen章zhang
，也ye不bu允yun許xu參can觀guan。對dui於yu這zhe樣yang的de前qian沿yan科ke學xue
，我wo們men的de攻gong關guan難nan度du可ke想xiang而er知zhi，唯wei有you堅jian持chi自zi主zhu創chuang新xin這zhe一yi條tiao路lu可ke走zou。”他說。

　　依據經驗，研究人員確立了前期研究——基礎理論研究——核心技術研究——關鍵設備研製——設備批量生產的研發思路。

　　2006年12月至2007年12月，中國電科院開始前期研究及基礎理論研究。科研團隊研究了世界各國柔性直流輸電工程的應用曆史，並在仿真技術、控製保護策略等五個方麵取得了重大突破，我國柔性直流輸電技術理論達到國外先進水平。

　　這是極其艱苦的階段。中國電科院的賀之淵說：“那na時shi，我wo們men研yan發fa團tuan隊dui都dou是shi年nian輕qing人ren，大da家jia鑽zuan研yan起qi來lai一yi幹gan就jiu是shi十shi幾ji個ge小xiao時shi
，中zhong午wu吃chi飯fan還hai不bu忘wang互hu相xiang討tao論lun
，希xi望wang碰peng撞zhuang出chu火huo花hua。那na時shi候hou，談tan戀lian愛ai的de時shi間jian都dou被bei壓ya縮suo了le。”

　　2008年到2009年12月，中國電科院在繼承基礎理論研究的基礎上
，開始向柔性直流核心技術

、特(te)別(bie)是(shi)基(ji)於(yu)可(ke)關(guan)斷(duan)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)發(fa)起(qi)攻(gong)關(guan)。經(jing)過(guo)兩(liang)年(nian)努(nu)力(li)，完(wan)成(cheng)高(gao)電(dian)壓(ya)大(da)功(gong)率(lv)可(ke)關(guan)斷(duan)閥(fa)串(chuan)聯(lian)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)等(deng)十(shi)大(da)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)
，並(bing)初(chu)步(bu)完(wan)成(cheng)了(le)係(xi)統(tong)樣(yang)機(ji)的(de)研(yan)製(zhi)和(he)調(tiao)試(shi)，奠(dian)定(ding)了(le)我(wo)國(guo)在(zai)世(shi)界(jie)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)領(ling)域(yu)的(de)地(di)位(wei)。

　　2010年，樣機仿真平台
、工程關鍵設備研製及批量生產、設備試驗進入實質階段。在這關鍵的一年裏
，科研人員幾乎每天加班。試驗階段，更是吃住在現場。第一代、第二代樣機都是科研人員一顆螺栓一顆螺栓親手組裝的。10月27日，具有完全自主知識產權、實現100%國產化的柔性直流輸電成套裝備通過所有型式試驗。與此同時，建立起標準化的柔性直流輸電生產線，具備批量生產能力。

　　柔性直流輸電發展曆史

　　1990年，加拿大的一些學者提出了柔性直流輸電技術(基於電壓源換流器的高壓直流輸電技術)的概念和基本原理，旋即成為世界性研究熱點。

　　1997年3月，ABB公司進行了首次柔性直流輸電的工業試驗

，該工程位於瑞典中部的赫爾斯揚，取得了成功。

　　1999年6月
，瑞典哥特蘭島的柔性直流輸電工程正式投入運行。這是世界上首個商業化運行的柔性直流輸電工程。

　　我wo國guo在zai建jian的de柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian工gong程cheng是shi上shang海hai南nan彙hui風feng電dian場chang柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian示shi範fan工gong程cheng，這zhe也ye是shi亞ya洲zhou首shou條tiao柔rou性xing直zhi流liu輸shu電dian示shi範fan工gong程cheng。該gai工gong程cheng是shi國guo家jia電dian網wang公gong司si2010年智能電網建設體係的重大科技示範項目和堅強智能電網建設的第二批試點項目。工程包括兩個直流換流站和8千米直流輸電線路
，額定運行容量為1.8萬千瓦，直流額定電壓為±30千伏，直流額定電流為300安，預計2011年年初帶電運行。

　　截至2010年11月底
，世界範圍內已投入商業運行的柔性直流工程共有11項，還有4項在建的工程。其中已經投運的工程中，有6項在歐洲，2項在大洋洲，2項在北美洲，1項在非洲，均取得了良好的運行業績。