近日

甘肅—浙江±800千伏特高壓直流工程

正式開工！

來(lái)自中國(guó)西北廣袤大地上的風(fēng)光

將通過(guò)這條“升級(jí)版”電力通道

源源不斷地送到浙江

這項(xiàng)工程

有個(gè)十分響亮的名號(hào)

“全球首個(gè)”

柔性特高壓直流工程

什么是柔性直流？

柔性特高壓直流和常規(guī)的柔性直流

又有什么差別？

“全球首個(gè)”又是什么來(lái)頭？

今天

小新將帶你揭秘

這個(gè)工程應(yīng)用的

柔性特高壓直流技術(shù)

怎么柔的

柔在哪里

直流輸電

電從四面八方來(lái)

想象一下

你的手機(jī)充電器插進(jìn)插座

就能直接“連上”發(fā)電廠

聽起來(lái)很瘋狂吧？

但其實(shí)

這就是直流輸電的基本概念

直流輸電：將發(fā)電廠發(fā)出的交流電，經(jīng)整流器變換成直流電輸送至受電端，再用逆變器將直流電變換成交流電送到受端交流電網(wǎng)的一種輸電方式。

直流輸電

是一種高效、安全的電力傳輸方式

可以將電能從發(fā)電廠直接送到

數(shù)百千米甚至上千千米之外的受電端

目前

直流輸電也常被應(yīng)用于

高壓、特高壓工程中

是目前相對(duì)成熟、廣泛應(yīng)用的輸電方式

已建成了

數(shù)十條縱橫神州的

“電力高速公路”

有人可能要問(wèn)

直流輸電已經(jīng)如此高效

為什么還要讓它變“柔”呢？

“柔性”直流

為什么要“柔”？

當(dāng)前

新型電力系統(tǒng)建設(shè)如火如荼

新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)

要想更好消納新能源

電網(wǎng)的各種“硬件”

需要不斷更新迭代

從而更適應(yīng)新能源

隨機(jī)性、波動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)

▲張北柔直工程±500千伏輸電線路

國(guó)家電網(wǎng)科研人員日夜研發(fā)

終于讓

電網(wǎng)變得

更“柔”

更“聰明”

第一“柔”·“蓄電池”

靈活可控 “多退少補(bǔ)”穩(wěn)電壓

在直流輸電過(guò)程中

保持送受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定

是遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵

也是難點(diǎn)

目前維持電壓穩(wěn)定的有效手段之一

是通過(guò)收放傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的

無(wú)功功率

來(lái)對(duì)沖電網(wǎng)電壓波動(dòng)

實(shí)現(xiàn)電壓的“多退少補(bǔ)”

常規(guī)直流換流器（LCC）

在傳輸有功功率時(shí)

需消耗無(wú)功功率

有功功率和無(wú)功功率

密切相關(guān)

均不可獨(dú)立控制

需要另外通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

實(shí)現(xiàn)換流站無(wú)功功率就地平衡

以維持電壓穩(wěn)定

▲常規(guī)直流有功功率提升過(guò)程中，無(wú)功功率也會(huì)隨之增加，占比約為有功功率的40%～60%，二者密不可分，不可拆分支配。

而柔性直流輸電

則可以通過(guò)

一種采用“絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）”的

電壓源型換流器（VSC）

自主調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值和相角

來(lái)自由調(diào)控?fù)Q流器與電網(wǎng)交換的

有功功率和無(wú)功功率

靈活參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)

不需要無(wú)功補(bǔ)償裝置

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)

柔性直流換流器

具備“有源”特性

如同一個(gè)“收放自如”的蓄電池

在電網(wǎng)的輸電電壓較低時(shí)

自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出無(wú)功功率

對(duì)沖調(diào)高電壓

在電網(wǎng)電壓偏高時(shí)

自動(dòng)吸收無(wú)功功率

降低電壓

▲柔性直流可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，有功、無(wú)功功率獨(dú)立可控。

第二“柔”·智能“換流”

自主切換 避免故障超“靠譜”

前面提到

直流輸電需要進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換

其實(shí)就是

發(fā)電廠發(fā)出的交流電

↓（換流）

可在電網(wǎng)傳輸?shù)?strong>直流電

↓（換流）

可用于日常生活的交流電

對(duì)于直流輸電來(lái)說(shuō)

這個(gè)電流轉(zhuǎn)換的過(guò)程至關(guān)重要

由直流換流器完成

常規(guī)直流輸電

采用半控型晶閘管器件

需要借助晶閘管器件的開通和關(guān)斷

實(shí)現(xiàn)電流在換流閥橋臂間的轉(zhuǎn)移（即“換相”）

來(lái)達(dá)到交直流轉(zhuǎn)換的目的

這一過(guò)程需要依靠反向電壓

來(lái)截止、關(guān)斷電流

使電流換相

打個(gè)比方

這就相當(dāng)于

一輛沒(méi)有剎車的雙向汽車

行駛在路上

在前方“撞”上墻壁后

才會(huì)調(diào)轉(zhuǎn)方向

▲張北柔直工程

但當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落或畸變等情況時(shí)

“墻壁”會(huì)失去阻斷能力

導(dǎo)致換相失敗

也就好比車速過(guò)快

可能直接把墻給撞塌了

而一旦出現(xiàn)連續(xù)換相失敗

將會(huì)引起直流閉鎖

導(dǎo)致功率傳輸中斷

▲廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程

而柔性直流換流器

是全控器件

也就是說(shuō)

自帶“剎車”和“啟動(dòng)”

它采用全新?lián)Q流方式

將電流存儲(chǔ)至“蓄電池”后

經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換

直接輸出

全程關(guān)斷可控

高頻率自主換流

無(wú)需依賴外部電網(wǎng)的電壓狀態(tài)

這意味著

即使電網(wǎng)電壓波動(dòng)

柔性直流換流器也能

智能、自主完成換流動(dòng)作

極大避免常規(guī)直流的換相失敗問(wèn)題

既安全

又“靠譜”

第三“柔”·不挑地

自身適應(yīng)性強(qiáng) 對(duì)電網(wǎng)“要求”少

常規(guī)直流輸電

對(duì)電網(wǎng)自身強(qiáng)度要求較高

需要依托穩(wěn)定的交流電網(wǎng)支撐

否則容易導(dǎo)致之前提到的

送端過(guò)電壓與受端換相失敗問(wèn)題

而柔性直流換流器

具備強(qiáng)大的自適應(yīng)特性

不需要依賴外部交流電壓

甚至可以適配無(wú)源網(wǎng)絡(luò)

因此

可以在

大規(guī)模新能源基地

海島

城市中心等

傳統(tǒng)直流輸電受限的地區(qū)運(yùn)行

使用場(chǎng)景更豐富

可以看出

柔性直流

如同一輛擁有智能導(dǎo)航系統(tǒng)的

高速超級(jí)重卡

靈活自主可調(diào)節(jié)

而傳統(tǒng)直流

更像是一列火車

需要沿著固定的軌道線性前進(jìn)

二者相輔相成

各有優(yōu)勢(shì)

從柔性直流到特高壓柔性直流

不僅僅是加了三個(gè)字那么簡(jiǎn)單

甘肅位于中國(guó)西北

風(fēng)能和太陽(yáng)能資源豐富

是我國(guó)可再生能源集中開發(fā)的重要地區(qū)

甘肅—浙江±800千伏柔性特高壓直流工程建成后

每年可向浙江送電超360億千瓦時(shí)

促進(jìn)新能源電量消納超210億千瓦時(shí)

眾所周知

新能源發(fā)電隨機(jī)性、波動(dòng)性強(qiáng)

對(duì)送、受端均有影響

急需靈活自主可調(diào)節(jié)的

“柔性特高壓直流”

所以

該工程全球首次

在送、受端

均采用柔性直流換流器

面對(duì)長(zhǎng)距離架空線路

高電壓大電流等挑戰(zhàn)

該工程在設(shè)備研發(fā)及運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)上

摸索創(chuàng)新

走出了柔性特高壓直流的第一步

▲甘肅—浙江±800千伏特高壓直流工程武威換流站效果圖

工程首次采用每極每站

雙柔性直流換流器串聯(lián)的方式

相比以往的

端對(duì)端柔性直流工程

設(shè)備數(shù)量翻1倍

并首次研發(fā)應(yīng)用

全新的電力電子全控型半導(dǎo)體器件

最大通流達(dá)5000安

創(chuàng)新應(yīng)用

“全半橋混合型”換流器系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)直流線路故障快速切斷

主動(dòng)治愈

更高效

更可靠

更安全

更靈活

▲甘肅—浙江±800千伏特高壓直流工程上虞換流站效果圖

從直流

到柔性直流

再到柔性特高壓直流

別看只是增加幾個(gè)字

每一筆

都是一次技術(shù)的飛躍

凝聚著無(wú)數(shù)電網(wǎng)人的期許和心血

國(guó)家電網(wǎng)的專家堅(jiān)信

這只是一個(gè)起點(diǎn)

后續(xù)

柔性特高壓直流

必將迎來(lái)跨越式發(fā)展的時(shí)代

柔性直流技術(shù)

將在全國(guó)的特高壓工程建設(shè)中

遍地開花