HVDC技術(shù)應(yīng)用課件

HVDC技術(shù)應(yīng)用2024年8月14日2交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問題輸電距離的限制穩(wěn)定性問題

潮流難于控制振蕩與搖擺2024年8月14日3交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問題交變的電磁場：無功問題恒定的電磁場：沒有無功問題電纜輸電情況下問題尤為突出！2024年8月14日4HVDCRectifierInverterLine/CableACsystemACsystemHVDCHighVoltageDirectCurrent2024年8月14日5利用穩(wěn)定的直流電具有無感抗，無同步問題等優(yōu)點(diǎn)而采用的大功率遠(yuǎn)距離直流輸電。輸電過程為直流。常用于海底電纜輸電，非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)之間的連絡(luò)等方面。高壓直流輸電技術(shù)被用于通過架空線和海底電纜遠(yuǎn)距離輸送電能；同時(shí)在一些不適于用傳統(tǒng)交流聯(lián)接的場合，它也被用于獨(dú)立電力系統(tǒng)間的聯(lián)接

一、HVDC概述2024年8月14日6在一個(gè)高壓直流輸電系統(tǒng)中，電能從三相交流電網(wǎng)的一點(diǎn)導(dǎo)出,在換流站轉(zhuǎn)換成直流，通過架空線或電纜傳送到接受點(diǎn)；直流在另一側(cè)換流站轉(zhuǎn)化成交流后，再進(jìn)入接收方的交流電網(wǎng)。直流輸電的額定功率通常大于100兆瓦，許多在1000-3000兆瓦之間。高壓直流輸電用于遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離輸電，因?yàn)樗鄬?duì)傳統(tǒng)的交流輸電更經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用高壓直流輸電系統(tǒng)，電能等級(jí)和方向均能得到快速精確的控制，這種性能可提高它所連接的交流電網(wǎng)性能和效率，直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。一、HVDC概述2024年8月14日7高壓直流輸電是將三相交流電通過換流站整流變成直流電，然后通過直流輸電線路送往另一個(gè)換流站逆變成三相交流電的輸電方式。高壓直流輸電的主要設(shè)備是兩個(gè)換流站和直流輸電線。兩個(gè)換流站分別與兩端的交流系統(tǒng)相連接。HVDC的核心有兩個(gè)：整流與逆變一、HVDC概述2024年8月14日82024年8月14日9HVDC系統(tǒng)的組成及工作原理換流母線交流系統(tǒng)

I無功補(bǔ)償設(shè)備交流濾波器直流線路Vd

I

換流站I平波電抗器直流濾波器橋I換流母線換流變壓器斷路器橋II圖1.1HVDC原理圖換流站II交流系統(tǒng)

II無功補(bǔ)償設(shè)備交流濾波器換流變壓器Vd

II

斷路器2024年8月14日10換流站的主要設(shè)備包括換流器、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流避雷器及控制保護(hù)設(shè)備等。換流器又稱換流閥是換流站的關(guān)鍵設(shè)備，其功能是實(shí)現(xiàn)整流和逆變。目前換流器多數(shù)采用晶閘管可控硅整流管)組成三相橋式整流作為基本單元，稱為換流橋。一般由兩個(gè)或多個(gè)換流橋組成換流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交流變直流直流變交流的功能。一、HVDC概述2024年8月14日11直流送電系統(tǒng)運(yùn)行方式<一>兩端直流輸電系統(tǒng)（1）單極系統(tǒng)，大地、金屬線（或海水）作為回線，常用作故障切換運(yùn)行方式；（2）雙級(jí)系統(tǒng)，常用的接線方式；（3）背靠背系統(tǒng)，無中間的輸電線路，常用作不同電網(wǎng)的互聯(lián)。<二>多端直流輸電系統(tǒng)，由三個(gè)或三個(gè)以上換流站連接換流站之間的高壓直流輸電系統(tǒng)，因技術(shù)原因，暫時(shí)還沒有被廣泛應(yīng)用。一、HVDC概述2024年8月14日12HVDC系統(tǒng)構(gòu)成方式-兩端MonopolarTransmissionLineTerminalATerminalBBipolarTransmissionLineTerminalATerminalBPole1Pole2單極系統(tǒng)雙極系統(tǒng)2024年8月14日13雙極系統(tǒng)：雙極運(yùn)行方式Pole1Pole2TerminalATerminalBTransmissionLine1TransmissionLine22024年8月14日14雙極系統(tǒng)：單極運(yùn)行、大地回路方式Pole1Pole2TerminalATerminalBTransmissionLine1TransmissionLine22024年8月14日15雙極系統(tǒng)：單極運(yùn)行、金屬回路方式Pole1Pole2TerminalATerminalBTransmissionLine1TransmissionLine22024年8月14日16雙極系統(tǒng)：單極雙線并聯(lián)運(yùn)行、大地回路方式Pole1Pole2TerminalATerminalBTransmissionLine1TransmissionLine22024年8月14日17兩端HVDC系統(tǒng)的典型設(shè)計(jì)方案

——雙極雙橋葛洲壩南橋209kVIdId－＋－＋－＋－＋~500kV500kV500kV198kV~220kV2024年8月14日18換流器在整流和逆變過程中將要產(chǎn)生5、7、11、13、17、19等多次諧波。為了減少各次諧波進(jìn)入交流系統(tǒng)在換流站交流母線上要裝設(shè)濾波器。它由電抗線圈、電容器和小電阻3種設(shè)備串聯(lián)組成通過調(diào)諧的參數(shù)配合可濾掉多次諧波。一般在換流站的交流側(cè)母線裝有5、7、11、13次諧波濾波器組。一、HVDC概述2024年8月14日19直流輸電技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)兩大電力系統(tǒng)的非同期聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和不同頻率的電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng);利用直流系統(tǒng)的功率調(diào)制能提高電力系統(tǒng)的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運(yùn)行的交流輸電線的輸電能力。它的主要缺點(diǎn)是直流輸電線路難于引出分支線路絕大部分只用于端對(duì)端送電。加拿大原計(jì)劃開發(fā)和建設(shè)五端直流輸電系統(tǒng)現(xiàn)已建成三端直流輸電系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)多端直流輸電系統(tǒng)的主要技術(shù)困難是各種運(yùn)行方式下的線路功率控制問題。目前，一般認(rèn)為三端以上的直流輸電系統(tǒng)技術(shù)上難實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理性待研究。二、HVDC的特點(diǎn)2024年8月14日20二、HVDC的特點(diǎn)

最適合大容量、遠(yuǎn)距離輸電的電能形態(tài)線路造價(jià)較低線路損耗較小異步聯(lián)接可控制性好2024年8月14日21直流輸電系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢三、采用HVDC技術(shù)的理由

無穩(wěn)定性問題可快速控制潮流2024年8月14日22高壓直流輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：等價(jià)距離三、采用HVDC技術(shù)的理由2024年8月14日23高壓直流輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：等價(jià)距離直流輸電線造價(jià)低于交流輸電線路但換流站造價(jià)卻比交流變電站高得多。一般認(rèn)為架空線路超過600-800km，電纜線路超過40-60km直流輸電較交流輸電經(jīng)濟(jì)。隨著高電壓大容量可控硅及控制保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，換流設(shè)備造價(jià)逐漸降低，等價(jià)距離縮短，使直流輸電近年來發(fā)展較快。我國葛洲壩一上海1100km。三、采用HVDC技術(shù)的理由2024年8月14日24高壓直流輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：線損三、采用HVDC技術(shù)的理由2024年8月14日25高壓直流輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：環(huán)境三、采用HVDC技術(shù)的理由2024年8月14日26ActualSituationWorldwideelectricalpowerconsumptionisprojectedtoincreasebyover70%duringthenext20years,implyingenormousinvestmentsinpowergeneration.LimitationsoftheHVACTechnologyACtransmissionfounditslimitsfortransmissionatverylongdistancesandforasynchronousinterconnections:Economical:expensivetransmissionlinesandrightsofwayTechnical:stabilityproblems,highlossesGenerationandconsumptioncentersseparatedbylongdistancesTendencytoaglobalenergymarket,resultingintheneedofnationalandinternationalgridinterconnections為什么用HVDC？三、采用HVDC技術(shù)的理由2024年8月14日27ActualSituationWorldwideelectricalpowerconsumptionisprojectedtoincreasebyover70%duringthenext20years,implyingenormousinvestmentsinpowergeneration.LimitationsoftheHVACTechnologyACtransmissionfounditslimitsfortransmissionatverylongdistancesandforasynchronousinterconnections:Economical:expensivetransmissionlinesandrightsofwayTechnical:stabilityproblems,highlossesGenerationandconsumptioncentersseparatedbylongdistancesTendencytoaglobalenergymarket,resultingintheneedofnationalandinternationalgridinterconnections為什么用HVDC？三、采用HVDC技術(shù)的理由現(xiàn)實(shí)情況：未來20年電力消費(fèi)的增長導(dǎo)致巨大的電源建設(shè)投資全球電力市場化趨勢導(dǎo)致國內(nèi)乃至國際電網(wǎng)互聯(lián)的需求電源中心遠(yuǎn)離負(fù)荷中心HVAC技術(shù)的局限交流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離及非同步聯(lián)網(wǎng)時(shí)的局限經(jīng)濟(jì)性：高投資的線路與路權(quán)技術(shù)性：穩(wěn)定性問題，高線損2024年8月14日28HVDC的應(yīng)用場合

長距離、大容量輸電（能源基地到負(fù)荷中心）聯(lián)絡(luò)線（電力系統(tǒng)之間或電力企業(yè)之間）電纜輸電（地下或海底）改造原有交流線路以增加輸電容量三、采用HVDC技術(shù)的理由2024年8月14日29國內(nèi)已建成的HVDC線路

寧波－舟山群島（100kV，50MW，1988年投運(yùn)）上海－嵊泗群島（

±50KV，60MW，2002年投運(yùn)）葛洲壩－上海（

500kV，1200MW，1989年投運(yùn)）天生橋－廣州（

500kV，1800MW，2001年雙極投運(yùn)）三峽左岸－常州（

500kV，3000MW，2003年投運(yùn)）三峽－廣東（

500kV，3000MW，2004年投運(yùn)）貴州－廣東（

500kV，3000MW，2004年投運(yùn)）靈寶背靠背（西北－華中聯(lián)網(wǎng)工程，2005年投運(yùn)）四、中國的HVDC工程2024年8月14日30國內(nèi)部分在建及規(guī)劃的HVDC線路

三峽－上海（

500kV，3000MW，預(yù)計(jì)2007年投運(yùn)）貴州－廣東二回（

500kV，3000MW，預(yù)計(jì)2007年投運(yùn)）

金沙江向家壩、溪洛渡外送工程（更高電壓等級(jí)？）

瀾滄江水電外送工程

……四、中國的HVDC工程2024年8月14日31直流輸電換流技術(shù)直流輸電穩(wěn)態(tài)特性直流輸電控制系統(tǒng)與控制保護(hù)直流輸電系統(tǒng)故障分析與保護(hù)換流站無功補(bǔ)償與交流側(cè)濾波換流站直流側(cè)濾波……五、HVDC的主要技術(shù)2024年8月14日32工頻相控AC/DC換流器：電路圖nLsACBLsLsiaT1T4T6T3T5T2-+LdidNPvd三相晶閘管換流器電路+-vd=vBC5.1HVDC的基本原理2024年8月14日335.1HVDC的基本原理靜態(tài)均壓晶閘管動(dòng)態(tài)均壓平波電抗組間均壓沖擊陡波均壓閥組件：晶閘管與均壓電路

受單只器件控制容量的限制，必須采取組合的形式以滿足工作要求2024年8月14日345.1HVDC的基本原理換流器橋臂橋臂符號(hào)組件2024年8月14日35換流器橋臂的構(gòu)成5.1HVDC的基本原理換流器每個(gè)橋臂由多個(gè)器件組及橋臂保護(hù)電路構(gòu)成每個(gè)器件組由多個(gè)單元及組保護(hù)電路構(gòu)成每個(gè)單元由閥元件及元件保護(hù)電路構(gòu)成特殊性：均壓、均流問題2024年8月14日365.1HVDC的基本原理閥、閥組件、閥廳2024年8月14日375.1HVDC的基本原理三相橋式換流器的優(yōu)點(diǎn)

橋閥承受的電壓峰值較低換流變壓器容量較小換流變壓器接線較簡單閥的伏安容量較小直流電壓紋波較小基本的換流器單元閥的利用率高變壓器的利用率高2024年8月14日380<

<90

時(shí)，Vd>0，整流狀態(tài)90

<

<180

時(shí)，Vd<0，逆變狀態(tài)工頻相控AC/DC換流器：直流側(cè)平均電壓5.1HVDC的基本原理2024年8月14日39a3=90°IdVda0a1a2a5a4整流逆變工頻相控AC/DC換流器伏安特性5.1HVDC的基本原理2024年8月14日40HVDC系統(tǒng)原理框圖濾波正極12脈動(dòng)A端濾波負(fù)極12脈動(dòng)B端濾波及無功補(bǔ)償直流輸電線交流系統(tǒng)A交流系統(tǒng)BYYDYYYDYLdLd5.1HVDC的基本原理2024年8月14日415.1HVDC的基本原理雙橋12脈動(dòng)換流器直流電壓（a變化，u

=0）2024年8月14日425.1HVDC的基本原理雙橋12脈動(dòng)換流器直流電壓（a變化，u

>0）2024年8月14日43換流器交流側(cè)的特征諧波與非特征諧波

特征諧波：由換流器結(jié)構(gòu)決定非特征諧波：由于理想條件不滿足而產(chǎn)生

必然會(huì)產(chǎn)生

在各次諧波中占主導(dǎo)地位（未裝濾波器時(shí)）

p脈動(dòng)換流器直流側(cè)產(chǎn)生pk次諧波，交流側(cè)產(chǎn)生pk

1次諧波（k=1,2,3,…）5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日44換流器交流側(cè)的特征諧波與非特征諧波

特征諧波：由換流器結(jié)構(gòu)決定非特征諧波：由于理想條件不滿足而產(chǎn)生

產(chǎn)生的情況與多種因素有關(guān)

在各次諧波中占次要地位（未裝濾波器時(shí)）要考慮裝設(shè)濾波器后可能的諧波放大問題5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日45諧波的危害

附加損耗諧波過電壓對(duì)通信系統(tǒng)的干擾引起控制系統(tǒng)工作不正常引起繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)引起測量誤差

EMI……5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日46減小諧波危害的方法

改變電路結(jié)構(gòu)裝設(shè)濾波器5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日47減小諧波危害的方法

改變電路結(jié)構(gòu)裝設(shè)濾波器

雙橋或多橋換流器5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日48減小諧波危害的方法

改變電路結(jié)構(gòu)裝設(shè)濾波器

調(diào)諧濾波器（單調(diào)諧、雙調(diào)諧）高通濾波器平波電抗器（直流側(cè)）有源濾波器5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日49換流器交流側(cè)濾波器結(jié)構(gòu)與特性5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日50換流器所需無功功率的補(bǔ)償

相控?fù)Q流器工作時(shí)需要消耗大量無功功率交流濾波器可補(bǔ)償部分或全部所需無功補(bǔ)償電容器同步調(diào)相機(jī)（受端弱系統(tǒng)）靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC、SVG）5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日51交流側(cè)濾波器或補(bǔ)償電容器可能出現(xiàn)的問題

與電網(wǎng)阻抗的并聯(lián)諧振諧波放大或諧振電網(wǎng)阻抗的復(fù)雜性5.2HVDC的諧波無功問題2024年8月14日52基本控制原理+_+_+_+_+_+_整流器等效電路逆變器等效電路HVDC等效電路：外特性方程：HVDC的基本原理2024年8月14日53直流功率直流功率：結(jié)論：可以通過改變角度（）和交流電壓（）數(shù)值來調(diào)節(jié)輸出電流和輸出功率。HVDC的基本原理2024年8月14日54基本控制手段

觸發(fā)脈沖相位控制：調(diào)節(jié)

換流變分接頭控制：調(diào)節(jié)換流變分接頭項(xiàng)目觸發(fā)脈沖相位控制換流變分接頭控制調(diào)節(jié)范圍寬窄調(diào)節(jié)速度快慢調(diào)節(jié)平穩(wěn)性平穩(wěn)不平穩(wěn)

結(jié)論主要控制手段輔助控制手段

HVDC控制手段：

兩類控制手段比較HVDC的基本原理2024年8月14日55HVDC的控制：分層控制HVDC的基本原理

系統(tǒng)級(jí)控制定功率控制調(diào)頻控制換流站控制站控（StationControl）極控（PoleControl）閥基電子設(shè)備（ValveBaseElectronics）2024年8月14日56HVDC的控制：系統(tǒng)框圖HVDC的基本原理2024年8月14日57HVDC的控制：控制系統(tǒng)框圖HVDC的基本原理2024年8月14日58HVDC的控制：人機(jī)界面HVDC的基本原理Ig=18g=18a=15I=6A=6Aa=152024年8月14日59換流變壓器（ABB）HVDC設(shè)備2024年8月14日60換流變壓器（Siemens，廣州換流站）HVDC設(shè)備2024年8月14日61換流變壓器（Siemens，廣州換流站）HVDC設(shè)備2024年8月14日62換流變壓器（Siemens，廣州換流站）HVDC設(shè)備2024年8月14日63換流器（閥）HVDC設(shè)備2024年8月14日64換流器（局部）HVDC設(shè)備2024年8月14日65換流器（組件）HVDC設(shè)備2024年8月14日66換流器（組件，局部）HVDC設(shè)備2024年8月14日67閥廳（Siemens，廣州換流站）HVDC設(shè)備2024年8月14日68平波電抗器HVDC設(shè)備2024年8月14日69交流側(cè)濾波器HVDC設(shè)備2024年8月14日70直流側(cè)有源濾波器（世界上首次商業(yè)應(yīng)用）HVDC設(shè)備2024年8月14日71換流器水冷系統(tǒng)（廣州換流站）HVDC設(shè)備2024年8月14日72HVDC換流站（美國太平洋聯(lián)絡(luò)線）HVDC工程2024年8月14日73HVDC換流站（巴西伊泰普）HVDC工程2024年8月14日74HVDC技術(shù)的發(fā)展歷史汞弧整流器，50kV/200A真空管控制裝置第一個(gè)可控硅閥，50kV/200A用作監(jiān)控的顯示器懸掛式可控硅閥，150kV/914A采用微型機(jī)的控制系統(tǒng)HVDC的發(fā)展2024年8月14日75HVDC的接地極問題HVDC面臨的新問題

大地（海水）回路在HVDC中的普遍應(yīng)用接地極：故障的多發(fā)區(qū)危險(xiǎn)的電位梯度電解腐蝕問題磁場影響

……2024年8月14日76直流多落點(diǎn)：廣東電網(wǎng)中的HVDC線路HVDC面臨的新問題2024年8月14日77直流多落點(diǎn)：現(xiàn)實(shí)與問題HVDC面臨的新問題HVDC在電網(wǎng)中比重不斷增加的趨勢發(fā)生同時(shí)或相繼故障的可能性連鎖反應(yīng)引發(fā)的系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題系統(tǒng)所能容納的直流線路與容量多個(gè)接地極的通盤考慮

……2024年8月14日78采用什么樣的直流：不同電壓等級(jí)、不同頻率的兩個(gè)交流系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，或者兩個(gè)弱交流系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，推薦直流工程（背靠背）。新能源發(fā)電并網(wǎng)、孤島供電、分布式發(fā)電并網(wǎng)，推薦采用直流（柔性直流）。遠(yuǎn)距離、大容量電力輸送。500公里以下，主要500kV直流，500－800公里，可討論660kV或500kV，800－1500公里，比選660kV和800kV直流，1500－2000公里，采用800kV直流，2000公里以上，比選800kV和1100kV直流。直流系統(tǒng)輸送功率和換流器容量，增大電流還是增大電壓。782024年8月14日79不同電壓等級(jí)直流輸電功率損耗率±500kV約4.2%約2.0%約8.2%±800kV±1100kV（每千公里）提高電壓的意義792024年8月14日80交流系統(tǒng)接入什么電壓等級(jí)：一般大容量直流接入送受端主網(wǎng)架，目前交流側(cè)最高為500kV.對(duì)于西北地區(qū)，直接接入500kV，通過500kV/750kV聯(lián)變接入750kV主網(wǎng)。主要原因是直接接入750千伏電網(wǎng)的設(shè)備制造上難度極大（主要是換流變壓器），換流站費(fèi)用高，工程建設(shè)周期延長。802024年8月14日8110.6%5.2%8.2%億千瓦時(shí)全社會(huì)用電量11.8%5.2%8.5%萬千瓦最大負(fù)荷13.6%4.1%8%萬千瓦全國裝機(jī)（二）發(fā)展特高壓的必要性一是滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求812024年8月14日82我國能源資源分布圖西藏臺(tái)灣煤炭資源水能資源負(fù)荷中心華中西北南方華東華北東北風(fēng)電基地二是促進(jìn)能源資源更大范圍優(yōu)化配置822024年8月14日83能源消費(fèi)進(jìn)一步向東部集中西部地區(qū)中部地區(qū)東北地區(qū)東部地區(qū)2009年43.8％2020年45.8％2030年48.2％2009年10.8％2020年10.5％2030年10.0％2009年24.0％2020年22.4％2030年20.8％2009年21.4％2020年21.2％2030年21.0％未來能源需求增量主要轉(zhuǎn)向東部地區(qū)200920202030西部7.4410.0811.23中部6.639.5411.34東北3.354.735.40東部13.5820.6126.03億噸標(biāo)煤832024年8月14日84西部地區(qū)中部地區(qū)東北地區(qū)東部地區(qū)2009年13.6％2020年12.0％2030年10.0％能源生產(chǎn)重心逐漸西移2009年8.5％2020年8.2％2030年8.0％2009年47.7％2020年49.8％2030年52.0％2009年30.2％2020年30.0％2030年30.0％未來能源產(chǎn)量增量轉(zhuǎn)向西部地區(qū)200920202030西部13.1218.6022.46中部8.3111.2112.96東北2.343.063.46東部3.744.484.32億噸標(biāo)煤842024年8月14日85

控制東部、穩(wěn)定中部、發(fā)展西部852024年8月14日86核電7.1%水電其他可再生煤炭58.0%18.5%石油8.8%天然氣4.8%2.8%2020年2008年煤炭68.7%核電6.6%水電其他可再生18.0%石油3.8%天然氣2.0%0.9%我國一次能源儲(chǔ)量情況總量占世界比重世界排位水能(可開發(fā)總量，億千瓦)417%1煤炭(可采儲(chǔ)量，億噸)202012.6%2石油(探明儲(chǔ)量，億噸)231.3%10天然氣(探明儲(chǔ)量，萬億立方米)2.231.3%22三是推動(dòng)清潔能源的規(guī)模開發(fā)和利用862024年8月14日87十三大水電基地東北西北南方西藏哈密酒泉吉林江蘇河北蒙西蒙東“三華”受端電網(wǎng)遼寧大型風(fēng)電基地分布太陽能輻射量區(qū)域分布872024年8月14日88

疆電外送。新疆地區(qū)煤炭和風(fēng)能資源蘊(yùn)藏豐富，是我國的重要能源基地。僅哈密地區(qū)預(yù)測儲(chǔ)量就達(dá)3638億噸，已探明儲(chǔ)量373億噸，新疆“九大風(fēng)區(qū)”中有三個(gè)位于哈密，技術(shù)開發(fā)容量達(dá)25635萬千瓦，根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，“十二五”期間新疆將新增水電裝機(jī)240萬千瓦，風(fēng)電760萬千瓦，火電3446萬千瓦。準(zhǔn)東成都哈密重慶鄭州882024年8月14日89四是推進(jìn)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)單位：gS/m2.a>41.6~40.8~1.60.2~0.80.01~0.2<0.01

892024年8月14日90

五是促進(jìn)不同區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展

通過特高壓電網(wǎng)將煤電基地的電力輸送到中東部地區(qū)，到網(wǎng)電價(jià)低于當(dāng)?shù)孛弘娖骄暇W(wǎng)電價(jià)，有利于中東部地區(qū)節(jié)約土地資源、減小環(huán)保壓力、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，有利于西北部地區(qū)將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

六是鞏固我國在國際電工領(lǐng)域的領(lǐng)先地位

特高壓電網(wǎng)的建設(shè)實(shí)踐和市場機(jī)遇，將進(jìn)一步提升我國電力技術(shù)的國際競爭力和電工裝備制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展實(shí)力。有利于推動(dòng)我國電力和設(shè)備“走出去”，占領(lǐng)世界市場，實(shí)現(xiàn)投資、出口雙拉動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從電力大國向電力強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。902024年8月14日91大煤電大水電大型可再生能源基地大核電特高壓一特四大912024年8月14日92電壓等級(jí)越高，技術(shù)難度就越大。特高壓直流代表了國際高壓直流輸電的最高水平，研發(fā)工作極具挑戰(zhàn)性?！?00千伏特高壓直流輸電技術(shù)為中國首次提出，國際上沒有可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)，更沒有現(xiàn)成的設(shè)備。按照“科學(xué)論證、示范先行、自主創(chuàng)新、扎實(shí)推進(jìn)”的原則，國家電網(wǎng)公司在“十一五”期間全面開展了特高壓直流輸電技術(shù)研究，通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，大力開展自主創(chuàng)新，在五個(gè)方面取得了重大突破。（三）我國特高壓直流技術(shù)實(shí)踐成就922024年8月14日931、建成了世界一流的特高壓直流試驗(yàn)研究體系

(三基地、兩中心)

特高壓直流試驗(yàn)基地高海拔試驗(yàn)基地特高壓工程力學(xué)試驗(yàn)基地國家電網(wǎng)仿真中心特高壓直流輸電工程成套設(shè)計(jì)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心932024年8月14日94特高壓直流試驗(yàn)基地（北京）特高壓工程力學(xué)試驗(yàn)基地（河北霸州）高海拔試驗(yàn)基地（西藏）國家電網(wǎng)仿真中心（北京）國家能源特高壓直流輸電工程成套設(shè)計(jì)研發(fā)中心（北京）942024年8月14日95

開展130項(xiàng)特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究攻克全新電壓等級(jí)面臨的關(guān)鍵難題申請專利260項(xiàng)專利（其中發(fā)明專利108項(xiàng)），已獲授權(quán)專利129項(xiàng)（其中發(fā)明專利25項(xiàng)）創(chuàng)造了60多項(xiàng)世界紀(jì)錄2、在世界上率先掌握了±800千伏特高壓直流輸電技術(shù)952024年8月14日963、在世界上率先研制成功±800千伏特高壓直流設(shè)備

掌握了特高壓直流設(shè)備制造核心技術(shù)刷新了世界高壓直流設(shè)備性能參數(shù)主要紀(jì)錄國內(nèi)電工裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)全面產(chǎn)業(yè)升級(jí)國內(nèi)高壓輸變電設(shè)備制造達(dá)到國際先進(jìn)水平962024年8月14日97世界上首次研制成功電壓最高、容量最大的直流換流變壓器特高壓換流變壓器972024年8月14日98

特高壓換流變壓器：重要性：直流工程中的最重要設(shè)備，設(shè)備價(jià)格的40％；型式：單相雙繞組、單相三繞組、三相雙繞組、三相三繞組；982024年8月14日9999兩種型式800kV換流變換流變研制主要難點(diǎn)：①絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要同時(shí)耐受交直流；②發(fā)熱和冷卻復(fù)雜；③直流側(cè)繞不能從線圈中部出線；④調(diào)壓級(jí)數(shù)多；⑤出線結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜；⑥尺寸大，重量大。2024年8月14日1001001000kV、750kV交流變壓器2024年8月14日101換流變采用可移動(dòng)式Box-in方案高端換流變“Box-in”方案效果圖1012024年8月14日102

世界上首次研制成功代表直流輸電技術(shù)升級(jí)換代的的6英寸晶閘管6英寸晶閘管1022024年8月14日103特高壓換流閥世界上首次研制成功電壓最高、容量最大的換流閥晶閘管閥組件閥塔閥廳1032024年8月14日104特高壓干式平波電抗器世界上首次研制成功電壓最高、通流能力最強(qiáng)的干式平波電抗器1042024年8月14日105特高壓直流場設(shè)備主要品種：穿墻套管、平波電抗器、直流濾波器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、直流電流測量裝置、直流電壓測量裝置、RI濾波電容、各種避雷器等。1052024年8月14日106控制保護(hù)是全數(shù)字的，分層控制；主要特點(diǎn)：采用分布式控制，由LAN進(jìn)行相互通信，主要由常用微機(jī)CPU和DSP作為處理器；多重化結(jié)構(gòu)，控制兩套，同時(shí)運(yùn)行，一主一備，保護(hù)可采用3取2。106控制保護(hù)系統(tǒng)2024年8月14日107輔助系統(tǒng)的分類：水系統(tǒng)、站用電系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)；水系統(tǒng)：質(zhì)量和可靠性；站用電系統(tǒng)：可靠性要求極高，典型結(jié)構(gòu)；空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)：保持溫度、濕度的穩(wěn)定，降低灰塵對(duì)控制保護(hù)的可靠性十分關(guān)鍵，控制保護(hù)又決定工程可靠性。107輔助系統(tǒng)2024年8月14日108建立了包括5大類、123項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的±800千伏特高壓直流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，已發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)62項(xiàng)，正在編制國際標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)。國際電工委員會(huì)（IEC）將高壓直流輸電新技術(shù)委員會(huì)(TC115)秘書處設(shè)在中國，提升了我國在國際電工領(lǐng)域的話語權(quán)。4、在世界上率先建立了特高壓直流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系1082024年8月14日109

向家壩－上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程起于四川宜賓復(fù)龍換流站，止于上海奉賢換流站，途經(jīng)四川、重慶、湖南、湖北、安徽、浙江、江蘇、上海八省市，線路全長1907公里,額定輸送功率640萬千瓦，最大連續(xù)輸送功率達(dá)700萬千瓦。是世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、送電距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的高壓直流輸電工程。5、建成了代表國際高壓直流輸電技術(shù)最高水平的特高壓直流輸電示范工程1092024年8月14日110復(fù)龍換

流

站低端閥廳和換流變站前區(qū)交流場交流濾波器高端閥廳和換流變直流場1102024年8月14日111奉賢換

流

站1112024年8月14日112線路全長1907公里，采用6×720mm2導(dǎo)線，全線共有3939基鐵塔。1122024年8月14日113

特高壓直流示范工程于2007年4月獲得國家核準(zhǔn)，2007年12月開工建設(shè)，2010年7月建成投運(yùn)。工程投運(yùn)以來已穩(wěn)定運(yùn)行超過2年，可靠性和電磁環(huán)境指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)±500千伏直流工程，已向上海地區(qū)輸送清潔水電約147億千瓦時(shí)，有效保證了上海世博會(huì)供電和迎峰度夏。明年將滿負(fù)荷運(yùn)行。1132024年8月14日114

特高壓直流示范工程與常規(guī)直流工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較工程名稱電壓等級(jí)（千伏）輸電距離（公里）額定功率(萬千瓦)單位容量單位長度綜合投資(萬元/（萬千瓦*百公里）)單位電量單位長度年費(fèi)用(元/(萬千瓦時(shí)*百公里))輸電損耗率(每千公里)向上工程±800190764016539.63.5%呼遼工程±50090830021657.96.6%提高2.13倍24%32%47%提高2.1倍提高1.6倍電壓距離功率單位投資運(yùn)行費(fèi)用輸電損耗率1142024年8月14日115

四、直流輸電技術(shù)發(fā)展趨勢（一）±800kV直流技術(shù)持續(xù)改進(jìn)（二）±1100kV特高壓直流技術(shù)（三）多端特高壓直流技術(shù)（四）柔性直流輸電技術(shù)

1152024年8月14日116容量的增加：500萬、640萬、720萬、800萬千瓦;損耗的降低：900mm2、1000mm2、1250mm2導(dǎo)線的開發(fā)應(yīng)用；可靠性的持續(xù)提高：一次設(shè)備：規(guī)范、制造、安裝、維護(hù)二次設(shè)備：不必要的跳閘回路輔助系統(tǒng)：水、站用電、空調(diào)、防塵標(biāo)準(zhǔn)化：國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，國際標(biāo)準(zhǔn)化116（一）±800kV直流技術(shù)持續(xù)改進(jìn)2024年8月14日117±800kV直流提升輸送容量單回工程輸送能力強(qiáng)。節(jié)省線路走廊資源。2024年8月14日118同塔雙回研究表明，±800kV同塔雙回特高壓直流線路，較兩回特高壓直流線路寬度減少35米-52米，能有效節(jié)省走廊資源。進(jìn)一步研究不同電壓等級(jí)直流同塔雙回技術(shù)。同塔雙回特高壓直流輸電技術(shù)1182024年8月14日119（二）±1100kV特高壓直流輸電技術(shù)

輸送容量超過1000萬千瓦，輸送距離最大可達(dá)4000公里以上。主接線采用雙換流器串聯(lián)（550+550）kV額定功率1000萬千瓦輸電線路采用8×1000mm2大截面導(dǎo)線換流變壓器阻抗約24%1192024年8月14日120120依托工程概況和技術(shù)特點(diǎn)額定電壓±1100千伏額定電流4750安培額定輸送功率1045萬千瓦依托工程準(zhǔn)東-重慶輸電距離2687公里準(zhǔn)東重慶2024年8月14日121高端閥廳尺寸1100千伏:108米×42米×40米800千伏:86米×32米×26米500千伏:56米×22米×18米1212024年8月14日122線路鐵塔參數(shù)800千伏1100千伏63噸112噸78米65米1222024年8月14日123123關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備絕緣水平電磁環(huán)境標(biāo)幺值污穢外絕緣空氣間隙2024年8月14日124直流側(cè)額定電壓比800kV提升37.5%交流側(cè)接入750/1000kV系統(tǒng)尺寸超出運(yùn)輸極限現(xiàn)場組裝換流變壓器關(guān)鍵設(shè)備——換流變壓器模型樣機(jī)型式1242024年8月14日125125特高壓直流換流變壓器結(jié)構(gòu)750千伏交流變壓器結(jié)構(gòu)端部出線裝置機(jī)械問題交流側(cè)750/1000千伏2024年8月14日126126工廠工序線圈繞制線圈組裝線圈運(yùn)輸換流站現(xiàn)場工序（極2高端閥廳）鐵芯疊制器身組裝器身入箱工藝處理、試驗(yàn)換流站現(xiàn)場組裝技術(shù)2024年8月14日127絕緣材料存儲(chǔ)127輔控樓直流場換流變廣場鐵芯疊裝器身組裝線圈套裝總裝和工藝處理試驗(yàn)完畢的換流變極2高端閥廳干燥爐濾油機(jī)電容器電容器試驗(yàn)&檢修廠房干燥直流電壓發(fā)生器串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置沖擊電壓發(fā)生器

交流場試驗(yàn)電源2024年8月14日128耐受世界最高水平直流穩(wěn)態(tài)電壓、雷電和操作沖擊過電壓。具備世界上最強(qiáng)的通流能力。需解決長度增加、尺寸變大帶來的機(jī)械強(qiáng)度問題。需研制同時(shí)滿足外絕緣和機(jī)械強(qiáng)度要求的復(fù)合絕緣外套。±800kV穿墻套管18米長，重7噸±1100kV穿墻套管24.7米長，重17.5噸關(guān)鍵設(shè)備——穿墻套管1282024年8月14日129換流變模型