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研究报告

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2025年智能电网柔性直流输电技术提高输电效率的关键研究

第一章柔性直流输电技术概述

1.1柔性直流输电技术发展背景

(1)随着全球能源结构的转型和清洁能源的快速发展，电力系统的稳定性和高效性成为了能源领域的重要议题。传统的交流输电系统由于线路损耗、电压等级限制等问题，难以满足大规模清洁能源接入和长距离电力传输的需求。为此，柔性直流输电（HVDC-Flex）技术应运而生。该技术通过直流输电的方式，实现了长距离、大容量的电力传输，同时具有更高的可靠性和更灵活的运行控制能力。根据国际能源署（IEA）的数据，截至2023年，全球已投运的柔性直流输电项目超过70个，总容量超过50GW，其中中国、欧洲和北美是主要的柔性直流输电市场。

(2)柔性直流输电技术之所以能够在短短几十年间取得如此显著的发展，主要得益于以下几方面的背景。首先，全球范围内对清洁能源的需求不断增长，而柔性直流输电技术能够有效地解决新能源并网的难题，如光伏、风电等间歇性电源的波动性、不稳定性和远距离传输的问题。例如，我国新疆的风电基地通过柔性直流输电技术，成功地将清洁能源送至东部沿海地区，有力地支撑了我国能源结构的转型。其次，随着电力电子技术的发展，换流阀等关键设备的性能不断提升，为柔性直流输电技术的实用化提供了技术保障。最后，国际和国内政策对新能源和智能电网的支持，为柔性直流输电技术的发展创造了良好的外部环境。

(3)柔性直流输电技术在我国的应用也取得了显著的成果。例如，±800kV昌吉-皖南特高压直流输电工程是我国第一条柔性直流输电示范工程，自2016年投入运行以来，运行稳定可靠，输电效率达到98%以上。此外，我国还开展了±660kV、±500kV等不同电压等级的柔性直流输电技术研究和示范工程。在“十三五”期间，我国柔性直流输电项目累计装机容量达到10GW，占全球总装机容量的近20%。这些成果充分证明了柔性直流输电技术在我国能源结构调整和电力系统发展中的重要作用。

1.2柔性直流输电技术优势

(1)柔性直流输电技术相较于传统的交流输电系统，具有显著的优势。首先，在输电距离方面，柔性直流输电能够实现长距离、大容量的电力传输，最高可达12GW，有效突破了交流输电的电压等级限制。例如，±800kV昌吉-皖南特高压直流输电工程，输电距离超过3000公里，大大降低了输电损耗。

(2)其次，在系统稳定性方面，柔性直流输电技术通过直流输电，减少了交流输电中的谐波和电压波动，提高了系统的稳定性和可靠性。此外，柔性直流输电系统的快速响应能力，使其在应对电网故障和紧急情况时，能够迅速调整输送功率，保障电力供应的连续性。

(3)在新能源并网方面，柔性直流输电技术能够有效解决新能源的波动性和间歇性问题，提高新能源的利用率。例如，通过柔性直流输电技术，可以将新疆的风电基地和西藏的水电基地的清洁能源输送到东部沿海地区，促进了能源资源的优化配置和能源结构的转型。

1.3柔性直流输电技术现状

(1)目前，全球柔性直流输电技术发展迅速，已广泛应用于长距离、大容量的电力传输领域。据统计，截至2023年，全球已投运的柔性直流输电项目超过70个，总装机容量超过50GW。其中，中国、欧洲和北美是主要的柔性直流输电市场。例如，中国的±800kV昌吉-皖南特高压直流输电工程，是世界上电压等级最高、输电距离最长的柔性直流输电项目。

(2)在技术发展方面，柔性直流输电技术已经从早期的±100kV、±200kV电压等级，发展到目前的±500kV、±800kV甚至更高。换流阀、直流断路器等关键设备的性能也得到显著提升，使得柔性直流输电系统在可靠性、稳定性方面有了质的飞跃。例如，±660kV锡盟-山东特高压直流输电工程，采用了必威体育精装版的换流阀技术，实现了高效率、低损耗的输电。

(3)在应用领域，柔性直流输电技术已经从最初的输电领域扩展到新能源并网、分布式发电、微电网等领域。例如，在新能源并网方面，柔性直流输电技术可以解决新能源的波动性和间歇性问题，提高新能源的利用率。在分布式发电领域，柔性直流输电技术可以实现对分布式电源的高效接入和灵活控制。在全球范围内，柔性直流输电技术的应用案例日益增多，为全球能源转型和电力系统发展提供了有力支撑。

第二章柔性直流输电系统关键设备

2.1柔性直流输电系统拓扑结构

(1)柔性直流输电系统（HVDC-Flex）的拓扑结构主要包括换流站、输电线路和直流断路器等关键组成部分。换流站是系统的核心，负责将交流电转换为直流电，或将直流电转换为交流电。换流站通常由换流阀、阀控单元、直流侧设备等组成。在全球范围内，换流站的设计和建设已达到±800kV的高电压等级。

(2)输电线路作为柔性直流输电系统的传输通道，通常采用直流输电线路，