特高压直流输电技术的特点及应用
2017-06-21 11:08 [电力论文] 来源于：互联网 作者：互联网
导读：【摘 要】特高压直流输电是目前世界上解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。文章介绍了特高压直流输电技术的特点、基本参数以及南方电网对特高压输电技术的研究及应用。 【关键词】特高压直流输电;大容量输电技术;远距离送电 0.引言 随
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【摘 要】特高压直流输电是目前世界上解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。文章介绍了特高压直流输电技术的特点、基本参数以及南方电网对特高压输电技术的研究及应用。
【关键词】特高压直流输电;大容量输电技术;远距离送电
0.引言
随着国名经济的持续、高水平增长，电力需求日益旺盛，电力工业的发展速度加快。预计到2020年全国发电总装机容量将达到1200GW。在这种情况下，需要输电工程具有更高的输电能力和输电效率，实现安全可靠、经济合理的大容量、远距离送电。特高压直流输电就是满足这种要求的重要技术之一。
1.特高压直流输电的重要性
特高压电网建设的迫切性特高压建设的必要性源于东部持续的电荒。我国的用电需求主要集中在中东部经济发达地区,而能源富集地区则集中在西北部。用电需求和供给发展不平衡,亟需加强跨区域送电能力。
高压直流输电技术是一个适合中国国情的远距离、大容量输电技术。以南方五省区为例，云、贵两省一次能源保有量占90%，但是广东经济总量占67%，全社会用电量是其他四省区总量的1.6倍。这种能源资源与消费市场‘逆向分布’，使西电东送成为优化区域资源配置的必然选择。
十二五期间，国家电网与南方电网分别规划了共约5300亿元的特高压直流及特高压交流输电。由于特高压直流输电主要采取点对点的形式,对电网运行的干扰较小，得到社会各界的支持。据统计，在十二五期间，国家电网和南方电网共计规划了12 条±800kV特高压直流输电线路。
2.特高压直流输电技术的特点
（1）特高压直流输电系统中间没有落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电网结构比较松散、清晰。
（2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流。特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。
（3）特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电。
（4）在交直流并联输电的情况下，利用直流有功功率调制，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的暂态、动态稳定性能。
（5）大功率直流输电，当发生直流系统闭锁时，两端交流系统将承受大的功率冲击。
3.特高压直流输电的经济优势
与±600kV级及600kV以下超高压直流相比，特高压直流输电的主要技术和经济优势可归纳为以下六个方面：
（1）输送容量大。采用4000安培晶闸管阀，±800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是±500千伏、300万千瓦高压直流方式的2.1倍，是±600kV级、380万千瓦高压直流方式的1.7倍，能够充分发挥规模输电优势。
（2）送电距离长。采用±800kV直流输电技术使得超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到2500公里甚至更远，为西南大水电基地开发提供了输电保障。
（3）线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同的情况下，±800kV直流线路的电阻损耗是±500kV直流线路的39%，是±600kV级直流线路的60%，提高输电效率，节省运行费用。
（4）工程投资省。根据有关设计部门的计算，对于超长距离、超大容量输电需求，±800kV直流输电方案的单位输送容量综合造价约为±500kV直流输电方案的72%，节省工程投资效益显著。
（5）走廊利用率高。由于单回线路输送容量大，显著节省山谷、江河跨越点的有限资源。
（6）运行方式灵活。国家电网公司特高压直流输电拟采用400+400kV双十二脉动换流器串联的接线方案，运行方式灵活，系统可靠性大大提高。任何一个换流阀模块发生故障，系统仍能够保证75%额定功率的送出。
4.特高压交直流输电的优缺点对比
4.1经济方面
（1）线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根，采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。
（2）年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。
4.2技术方面
（1）不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制.还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。
（2）限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制’，将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。
（3）调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”（功率流动方向的改变），在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。
（4）没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。
5.南方电网特高压输电技术的研究及应用
2007年10月，国家发改委正式批准以南方电网公司为依托单位、清华大学为合作共建单位，昆明特高压试验基地为基础，组建我国特高压工程技术国家工程实验室。国家工程实验室是国家技术创新体系的重要组成部分，特高压工程技术(昆明、广州)国家工程实验室是全国首批组建的6个国家工程实验室之一。该实验室于2008年1月开工建设，占地295亩，一期工程以特高压直流为主，总投资3.5亿元。
2009年，5月南方电网特高压工厂技术国家工程实验室正式启动，该实验室的建设和运行填补了我国在高海拔、强紫外线实际环境下特高压试验研究的空白。它作为我国功能最齐全的交直流特高压试验基地，将在国际上发挥极大的影响力和带动力。
2010年，世界上第一个±800kV直流输电工程——云广特高压直流输电工程双极竣工投产，这是迄今世界电压等级最高的直流输电项目，500万千瓦电力源源从云南楚雄换流站输送到广州增城穗东换流站，输送到珠三角电力负荷中心。该工程的竣工投产，大大增强了云南水电输送广东的能力，按照工程设计指标，800kV特高压线路，500万千瓦的输送能力，约相当于500kV超高压直流输电线路的2倍，大幅降低输电损耗，大量节约土地。
云广特高压直流工程不少属于目前世界上最前沿的技术。南方电网公司作较好地掌握了特高压直流输电的核心技术，形成了一套具有自主知识产权的、涵盖研究、设计、安装、施工、调试、验收等各个方面的技术规范和工艺标准，共起草国家和行业标准25项，申请或获授权专利106项，登记软件著作权8项。工程综合自主化率达到62.9%，标志着我国电力技术、装备制造水平在世界输变电领域占领了新的制高点。
6.结论
特高压直流输电是目前世界上解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。其具有输送灵活。损耗小、能够节约输电走廊、实现快速控制等优点。特高压输电技术复核电力工业发展规律和电网技术的发展方向，在我国具有广阔的应用前景。
（编辑：东北亚） |
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