柔性直流输电是风电并网最佳输电方案.docVIP

柔性直流输电是风电并网最佳输电方案 　　【摘 要】本文通过对国内外电力系统的超高压直流、特高压直流、背靠背直流输电、柔性（轻型）直流输电状况介绍及提出风电并网存在的系统稳定问题，指出了不同直流电压等级的输电解决了不同角度的稳定问题。“柔性”直流输电是采用先进的电压源换流器VSC技术，解决了风力并网和系统稳定问题。“柔性”直流输电是风电并网消纳的最佳输电方式，并解决了孤岛供电问题。柔性直流输电是智能电网发展的必然。 　　【关键词】柔性直流输电；超高压直流；特高压直流；风电并网；稳定问题；孤岛供电 　　柔性（轻型）直流输电是目前公认的风电并网消纳的最佳输电方式。国外研究较早，全世界第一条柔性直流输电工程投运是1997年瑞典中部开始商业运营，到现在已有十来年历史。我国1987年6月开始试验研究，2006年开始商业研究，我国第一条柔性直流输电投运是2011年上海南汇柔性直流输电工程投入商业运营。 　　柔性直流输电是采用先进的电压源换流器VSC技术，即由体积小、重量轻、效率的高、性能好的优良绝缘栅双极型晶体管IGBT，或由先进的可关断晶闸管作为逆变器全控型器件GTO组成的电压源换流器，其工作电压比晶闸管低，不会换相失败，开关频率高，，适合于较低电压，较小功率的直流输电。受端系统无需提供外部交流电网电压作为换相电压，无需补偿大量的无功功率，其无功功率可控。 　　1.电力系统输电概况 　　1.1目前国外电网发展概况 　　全世界有几大电网：欧洲电网（频率50Hz，最高电压1000kV）；美加电网（频率为60赫兹，美国AEP研究的是1500kV，美国的BPA研究的是1100kV，后者研究的最高电压1200kV）；独联体电网（前苏联电网频率50赫兹，最高电压是1150kV）；日本电网（关东的东京电力是50Hz，关西的大阪电力是60Hz，最高电压是1000kV）。 　　1997年柔性直流输电有在瑞典的中部投运，采用IGBT技术，输电容量3MW，电压±110kV，输送距离10km。到目前全世界已建了11个工程，分布在瑞典、澳大利亚、挪威、丹麦、美国等国家。2002年8月美国建成了最大柔性直流输送工程，输送容量为330MW，±150kV，输送距离40km。 　　目前世界上电网的发展为两大趋势：其一是统一或联合的特高压电网；其二是分布发电与交互式供电的分散智能电网。 　　1.2目前我国电力系统输电概况 　　目前我国电能传输形式有交流和直流输电形式。从电压高低来分主要有交流高压输电（35kV～220kV）、超高压输电（330kV～500kV）和特高压输电（1000kV）。直流输电有柔性直流（±30kV ～±200kV）、超高压直流（±500kV）和特高压直流输电（±800kV）。 　　1.2.1柔性直流输电状况 　　试验性柔性直流输电有我国自己制造的，主要用于向舟山群岛供电的1987年12月舟山投入的第一项跨海直流输电试验工程，额定电压100kV，额定输送功率50MW。有我国自己制造的小功率跨海直流输电，主要用于向上海嵊泗岛宝钢矿石码头供电的2003年试验工程正式投入运行的嵊泗直流输电工程，额定直流电压±50 kV，额定输送功率双极60MW，采用双极海水回路。 　　商业运行的柔性直流输电有2011年上海南汇柔性直流输电工程，额定电压±30kV，额定输出电流0.3kA，额定输出功率18MVA的。2013年南方电网的南澳风电场多端（四端）柔性直流输电工程，额定电压±160kV，三个换流站的容量分别是5万千瓦、10万千瓦和20万千瓦。在建的有舟山工程多端（五端）柔性直流输电工程，额定电压±200kV。国网还计划在上海将建设一座接纳海上风电的换流站。我国国家电网公司是继ABB、西门子之后全球第三家掌握柔性直流输电的技术的公司。 　　1.2.2超高压直流输电状况 　　（见表1） 　　1.2.3特高压直流输电状况 　　2010年5月云南――广东第一回特高压直流输电工程，输电额定电压±800kV，额定电流3.125kA，额定输送功率5000MW，全长1450km。 　　2011年向家坝――上海特高压直流输电工程，输电额定电压±800kV，额定电流4kA，额定输送功率6400MW，全长2034km。 　　2012年8月银屏――苏南（四川西昌――江苏苏南）特高压直流输电工程，输电额定电压±800kV，额定电流4kA，额定输送功率6400MW，全长2093km。 　　2. 背靠背直流输电 　　直流输电形式分直流单极输电，一般为负极；直流同极输电，一般也为负极；直流双极输电，我国采用此直流输电形式；非同期联络线，即所谓的背靠背输电。 　　我国背靠背直流输电有2005年7月灵宝（西北电网东侧330kV――华中电网西侧220kV）背靠背直流输电，输电额定电压±120kV，额定电流