柔性直流輸電與高壓直流輸電的優(yōu)缺點

1、 柔性直流輸電一、常規(guī)直流輸電技術1. 常規(guī)直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設備。常規(guī)直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設備一般包括：三相橋式電路、整流變壓器、交流濾波器、直流平波電抗器和控制保護以及輔助系統(tǒng)(水冷系統(tǒng)、站用電系統(tǒng))等。2. 常規(guī)直流輸電技術的優(yōu)點。1）直流輸送容量大，輸送的電壓高，最高已達到800kV，輸送的電流大，最大電流已達到4 500A；所用單個晶閘管的耐受電壓高，電流大。2）光觸發(fā)晶閘管直流輸電，抗干擾性好。大電網(wǎng)之間通過直流輸電互聯(lián)（背靠背方式），換流閥損耗較小，輸電運行的穩(wěn)定性和可靠性高。3）常規(guī)直流輸電技術可將環(huán)流器進行閉鎖，以消除直流側電流故障。3. 常規(guī)直流電路技術的缺點。常

2、規(guī)直流輸電由于采用大功率晶閘管，主要有如下缺點。1）只能工作在有源逆變狀態(tài)，不能接入無源系統(tǒng)。2）對交流系統(tǒng)的強度較為敏感，一旦交流系統(tǒng)發(fā)生干擾，容易換相失敗。3）無功消耗大。輸出電壓、輸出電流諧波含量高，需要安裝濾波裝置來消除諧波。二、柔性直流輸電技術1. 柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設備。柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設備一般包括：電壓源換流器、相電抗器、聯(lián)結變壓器、交流濾波器和控制保護以及輔助系統(tǒng)(水冷系統(tǒng)、站用系統(tǒng))等。2. 柔性直流輸電技術的優(yōu)點。柔性直流輸電是在常規(guī)直流輸電的基礎上發(fā)展起來的，因此傳統(tǒng)的直流輸電技術具有的優(yōu)點，柔性輸電大都具有。此外，柔性輸電還具有一些自身的優(yōu)點。1）

3、潮流反轉方便快捷，現(xiàn)有交流系統(tǒng)的輸電能力強，交流電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性高。保持電壓恒定，可調(diào)節(jié)有功潮流；保持有功不變，可調(diào)節(jié)無功功率。2）事故后可快速恢復供電和黑啟動，可以向無源電網(wǎng)供電，受端系統(tǒng)可以是無源網(wǎng)絡，不需要濾波器開關。功率變化時，濾波器不需要提供無功功率。3）設計具有緊湊化、模塊化的特點，易于移動、安裝、調(diào)試和維護，易于擴展和實現(xiàn)多端直流輸電等優(yōu)點。4）采用雙極運行，不需要接地極，沒有注入地下的電流。3. 柔性直流輸電技術的缺點。系統(tǒng)損耗大（開關損耗較大），不能控制直流側故障時的故障電流。在直流側發(fā)生故障的情況下，由于柔性直流輸電系統(tǒng)中的換流器中存在不可控的二極管通路，因此柔性直流輸電系

4、統(tǒng)不能閉鎖直流側短路故障時的故障電流，在故障發(fā)生后只能通過斷開交流側斷路器來切除故障?？梢允褂玫淖罴呀鉀Q方式是通過使用直流電纜來提高系統(tǒng)的可靠性和可用率。三、常規(guī)直流輸電技術和柔性直流輸電技術的對比1. 換流器閥所用器件的對比。1）常規(guī)直流輸電采用大功率晶閘管，由于晶閘管是非可控關斷器件，這使得在常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中只能控制晶閘管換流閥的開通而不能控制其關斷，其關斷必須借助于交流母線電壓的過零，使閥電流減小至閥的維持電流以下才行。2）柔性直流輸電一般采用IGBT閥，由于IGBT是一種可自關斷的全控器件，即可以根據(jù)門極的控制脈沖將器件開通或關斷，不需要換相電流的參與。2. 換流閥的對比。1）常規(guī)直

5、流輸電系統(tǒng)中換流閥所用的器件是大功率晶閘管和飽和電抗器，可以輸送大功率。2）柔性直流輸電系統(tǒng)中的換流閥采用了IGBT器件，可實現(xiàn)很高的開關速度，在觸發(fā)控制上采用PWM技術，開關頻率相對較高，換流站的輸出電壓諧波量較小，主要包含高次諧波。故相對于常規(guī)直流輸電，柔性直流輸電換流站安裝的濾波裝置的容量大大減小。3）常規(guī)直流輸電通過換流變壓器連接交流電網(wǎng)，而柔性直流輸電是串聯(lián)電抗器加變壓器，常規(guī)直流輸電以平波電抗器和直流濾波器來平穩(wěn)電流，而柔性直流輸電則采用直流電容器。3. 換流站控制方式的對比。1）常規(guī)直流輸電系統(tǒng)的換流站之間必須進行通信，以傳遞系統(tǒng)參數(shù)并進行適當?shù)目刂疲嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)中各換流站

6、之間的通信不是必需的。2）功率反向輸送能力的對比。柔性直流輸電系統(tǒng)在潮流反轉時，只需改變電流方向，而直流電壓極性不變，功率反向時系統(tǒng)不停運，這使得柔性直流輸電系統(tǒng)改變功率方向時，兩端換流站的控制策略不變，更不需要投切交流濾波器或閉鎖換流器。而常規(guī)直流輸電改變功率方向時需要改變電壓極性，而直流電流極性不變，功率反向時，換流站需退出運行，改變控制策略，并且需要對濾波器和無功補償設備的投切情況進行實時判斷。3）對交流網(wǎng)絡的依耐性方面的對比。柔性直流輸電不需要依靠交流系統(tǒng)的能力來維持電壓和頻率穩(wěn)定，無需無功補償，換流器自身可提供無功功率。而常規(guī)直流輸電要求受端交流系統(tǒng)具有足夠的短路容量，需要外加的換相

7、容量，不能向無源或弱網(wǎng)絡送電。4）有功和無功功率控制方面的對比。柔性直流輸電的有功、無功可以獨立控制。常規(guī)直流輸電的有功、無功不能獨立控制，調(diào)節(jié)無功需要特殊裝置和額外費用，需交流系統(tǒng)或增加無功補償設備提供換流站消耗的無功功率。5）電壓控制方面的對比。柔性直流輸電本身可以起到STATCOM的作用，穩(wěn)定交流母線電壓，而常規(guī)直流輸電需要借助無功補償設備穩(wěn)定交流母線電壓。6）黑啟動能力方面的對比。柔性直流輸電有黑啟動能力。即當一端交流系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰或停電時，瞬間啟動自身的參考電壓，向切除電源的交流系統(tǒng)供電，相當于備用發(fā)電機，隨時向癱瘓的電網(wǎng)供電。而常規(guī)直流輸電無黑啟動能力。經(jīng)過常規(guī)直流輸電與柔性直流

8、輸電的比對發(fā)現(xiàn)，隨著直流輸電技術的飛速發(fā)展，以及節(jié)能和綠色能源的要求，尤其在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)和孤島供電方面，未來以IGBT為代表的柔性直流輸電必將成為市場的主流，柔性直流輸電尤其是基于電壓源型換流器的直流輸電將會快速發(fā)展，與常規(guī)直流輸電并存，甚至超過后者。四.運行方式實現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)的種運行方式：）運行方式只有直流線路的運行方式。送端換流站有功類控制器選擇頻率控制，無功類控制器選擇交流電壓控制；受端換流站有功類控制器選擇直流電壓控制，無功類控制器選擇交流電壓控制或無功功率控制，并且交流電壓控制和無功功率控制可以手動切換。）運行方式交直流并聯(lián)的運行方式。送端換流站有功類控制器選擇有功功率控制，無功類控制器選擇交流電壓控制或無功功率控制；受端換流站有功類控制器選擇直流電壓控制，無功類控制器選擇交流電壓控制或無功功率控制。個站的交流電壓控制和無功功率控制均可手動切換。）運行方式 運行