近日

甘肅—浙江±800千伏特高壓直流工程

正式開工！

來自中國西北廣袤大地上的風光

將通過這條“升級版”電力通道

源源不斷地送到浙江

這項工程

有個十分響亮的名號

“全球首個”

柔性特高壓直流工程

什么是柔性直流？

柔性特高壓直流和常規的柔性直流

又有什么差別？

“全球首個”又是什么來頭？

今天

小新將帶你揭秘

這個工程應用的

柔性特高壓直流技術

怎么柔的

柔在哪里

直流輸電

電從四面八方來

想象一下

你的手機充電器插進插座

就能直接“連上”發電廠

聽起來很瘋狂吧？

但其實

這就是直流輸電的基本概念

直流輸電：將發電廠發出的交流電，經整流器變換成直流電輸送至受電端，再用逆變器將直流電變換成交流電送到受端交流電網的一種輸電方式。

直流輸電

是一種高效、安全的電力傳輸方式

可以將電能從發電廠直接送到

數百千米甚至上千千米之外的受電端

目前

直流輸電也常被應用于

高壓、特高壓工程中

是目前相對成熟、廣泛應用的輸電方式

已建成了

數十條縱橫神州的

“電力高速公路”

有人可能要問

直流輸電已經如此高效

為什么還要讓它變“柔”呢？

“柔性”直流

為什么要“柔”？

當前

新型電力系統建設如火如荼

新能源大規模接入電網

要想更好消納新能源

電網的各種“硬件”

需要不斷更新迭代

從而更適應新能源

隨機性、波動性強等特點

▲張北柔直工程±500千伏輸電線路

國家電網科研人員日夜研發

終于讓

電網變得

更“柔”

更“聰明”

第一“柔”·“蓄電池”

靈活可控 “多退少補”穩電壓

在直流輸電過程中

保持送受端電網電壓穩定

是遠距離輸電的關鍵

也是難點

目前維持電壓穩定的有效手段之一

是通過收放傳輸過程中產生的

無功功率

來對沖電網電壓波動

實現電壓的“多退少補”

常規直流換流器（LCC）

在傳輸有功功率時

需消耗無功功率

有功功率和無功功率

密切相關

均不可獨立控制

需要另外通過無功補償設備

實現換流站無功功率就地平衡

以維持電壓穩定

▲常規直流有功功率提升過程中，無功功率也會隨之增加，占比約為有功功率的40%～60%，二者密不可分，不可拆分支配。

而柔性直流輸電

則可以通過

一種采用“絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）”的

電壓源型換流器（VSC）

自主調節輸出電壓的幅值和相角

來自由調控換流器與電網交換的

有功功率和無功功率

靈活參與電網電壓調節

不需要無功補償裝置

簡單來說

柔性直流換流器

具備“有源”特性

如同一個“收放自如”的蓄電池

在電網的輸電電壓較低時

自動調節輸出無功功率

對沖調高電壓

在電網電壓偏高時

自動吸收無功功率

降低電壓

▲柔性直流可實現四象限運行，有功、無功功率獨立可控。

第二“柔”·智能“換流”

自主切換 避免故障超“靠譜”

前面提到

直流輸電需要進行電流轉換

其實就是

發電廠發出的交流電

↓（換流）

可在電網傳輸的直流電

↓（換流）

可用于日常生活的交流電

對于直流輸電來說

這個電流轉換的過程至關重要

由直流換流器完成

常規直流輸電

采用半控型晶閘管器件

需要借助晶閘管器件的開通和關斷

實現電流在換流閥橋臂間的轉移（即“換相”）

來達到交直流轉換的目的

這一過程需要依靠反向電壓

來截止、關斷電流

使電流換相

打個比方

這就相當于

一輛沒有剎車的雙向汽車

行駛在路上

在前方“撞”上墻壁后

才會調轉方向

▲張北柔直工程

但當電網電壓發生跌落或畸變等情況時

“墻壁”會失去阻斷能力

導致換相失敗

也就好比車速過快

可能直接把墻給撞塌了

而一旦出現連續換相失敗

將會引起直流閉鎖

導致功率傳輸中斷

▲廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程

而柔性直流換流器

是全控器件

也就是說

自帶“剎車”和“啟動”

它采用全新換流方式

將電流存儲至“蓄電池”后

經過轉換

直接輸出

全程關斷可控

高頻率自主換流

無需依賴外部電網的電壓狀態

這意味著

即使電網電壓波動

柔性直流換流器也能

智能、自主完成換流動作

極大避免常規直流的換相失敗問題

既安全

又“靠譜”

第三“柔”·不挑地

自身適應性強 對電網“要求”少

常規直流輸電

對電網自身強度要求較高

需要依托穩定的交流電網支撐

否則容易導致之前提到的

送端過電壓與受端換相失敗問題

而柔性直流換流器

具備強大的自適應特性

不需要依賴外部交流電壓

甚至可以適配無源網絡

因此

可以在

大規模新能源基地

海島

城市中心等

傳統直流輸電受限的地區運行

使用場景更豐富

可以看出

柔性直流

如同一輛擁有智能導航系統的

高速超級重卡

靈活自主可調節

而傳統直流

更像是一列火車

需要沿著固定的軌道線性前進

二者相輔相成

各有優勢

從柔性直流到特高壓柔性直流

不僅僅是加了三個字那么簡單

甘肅位于中國西北

風能和太陽能資源豐富

是我國可再生能源集中開發的重要地區

甘肅—浙江±800千伏柔性特高壓直流工程建成后

每年可向浙江送電超360億千瓦時

促進新能源電量消納超210億千瓦時

眾所周知

新能源發電隨機性、波動性強

對送、受端均有影響

急需靈活自主可調節的

“柔性特高壓直流”

所以

該工程全球首次

在送、受端

均采用柔性直流換流器

面對長距離架空線路

高電壓大電流等挑戰

該工程在設備研發及運行系統設計上

摸索創新

走出了柔性特高壓直流的第一步

▲甘肅—浙江±800千伏特高壓直流工程武威換流站效果圖

工程首次采用每極每站

雙柔性直流換流器串聯的方式

相比以往的

端對端柔性直流工程

設備數量翻1倍

并首次研發應用

全新的電力電子全控型半導體器件

最大通流達5000安

創新應用

“全半橋混合型”換流器系統

實現直流線路故障快速切斷

主動治愈

更高效

更可靠

更安全

更靈活

▲甘肅—浙江±800千伏特高壓直流工程上虞換流站效果圖

從直流

到柔性直流

再到柔性特高壓直流

別看只是增加幾個字

每一筆

都是一次技術的飛躍

凝聚著無數電網人的期許和心血

國家電網的專家堅信

這只是一個起點

后續

柔性特高壓直流

必將迎來跨越式發展的時代

柔性直流技術

將在全國的特高壓工程建設中

遍地開花