張北柔性直流工程建設(shè)張北、康保、豐寧和北京4座換流站，額定電壓±500千伏，總換流容量900萬千瓦，是集大規(guī)模可再生能源的友好接入、多種形態(tài)能源互補(bǔ)和靈活消納、直流電網(wǎng)構(gòu)建等為一體的重大科技試驗(yàn)示范工程，也是世界首個(gè)真正具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)工程。

接下來，我們有請負(fù)責(zé)張北換流站勘察設(shè)計(jì)的中國能建浙江院技術(shù)專家為大家解讀到底什么是柔性直流

ROUND1

交流輸電VS 直流輸電在解讀柔性直流技術(shù)之前，我們需要先復(fù)習(xí)一下相互配合形成現(xiàn)代電力輸電系統(tǒng)的交流輸電與直流輸電。

直流電之父

PK

交流電之父

反正都是電，沒什么差別吧？

NO,NO,NO

交流輸電就像在地面道路駕駛汽車，每隔一定的距離就會遇到紅綠燈（變電站），并需按規(guī)定車道直行或轉(zhuǎn)彎（潮流控制），最后才能抵達(dá)千家萬戶（負(fù)荷終端）。

直流輸電則像供水管送水，先要提高水壓（發(fā)電廠升壓站），多個(gè)供水管形成供水管網(wǎng)提高供水可靠性，水管管網(wǎng)壓力降壓（變電站）后再供給千家萬戶。

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直流交流傻傻分不清？直流輸電大解密！

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今日主角

柔性直流

閃亮登場

ROUND2

常規(guī)直流VS 柔性直流

“柔性”一詞來源于英文Flexible

表示應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)

為電網(wǎng)提供靈活的控制手段

所以

常規(guī)直流和柔性直流最大的區(qū)別是換流元件的不同

常規(guī)直流的換流元件為半控晶閘管

常規(guī)直流

晶閘管閥具有體積小、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，而且制造、試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)和檢修都比較簡單方便，目前常規(guī)直流工程均采用晶閘管閥。

柔性直流的換流元件為可控關(guān)斷器件

柔性直流

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，新型金屬氧化物半導(dǎo)體器件-絕緣柵雙極晶體管（IGBT）研制成功并首先在工業(yè)驅(qū)動裝置上得到推廣應(yīng)用?？煽仃P(guān)斷器件成為柔性直流核心件。 

常規(guī)直流換流器件——晶閘管，可控制開通，無法控制關(guān)斷，這個(gè)特點(diǎn)使得其具有一定的依懶性。需要接受電網(wǎng)有強(qiáng)大的容量，接受電網(wǎng)越強(qiáng)，常規(guī)直流運(yùn)行越可靠。反之，接受電網(wǎng)越薄弱，其運(yùn)行就越不穩(wěn)定。

好比一個(gè)勇士，他胯下的戰(zhàn)馬是他所向披靡的有力幫手，要是把這匹馬換成一頭小毛驢，他的戰(zhàn)斗力將下降大半。

柔性直流換流器件——可控關(guān)斷器件，有很強(qiáng)的獨(dú)立性，能適應(yīng)各種電網(wǎng)條件。

電網(wǎng)需要穩(wěn)定運(yùn)行，主要是控制電壓和頻率，它們相當(dāng)于一個(gè)人的血壓和心率。

常規(guī)直流擅長點(diǎn)對點(diǎn)大容量輸送電能，能調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率但不能控制電壓，不能完整支撐電網(wǎng)運(yùn)行。

柔性直流則可同時(shí)控制頻率和電壓，不但能輸送電能，而且能調(diào)節(jié)電壓，有效支撐電網(wǎng)運(yùn)行。

柔直輸電的應(yīng)用就像人有了強(qiáng)健的心臟和血管，能很好控制心率和血壓。

柔性直流輸電的應(yīng)用場景柔性直流輸電具有電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。它在很多傳統(tǒng)常規(guī)直流輸電技術(shù)施展不開的地方可以“大展身手”。

柔性直流輸電與傳統(tǒng)方式相比

在大規(guī)模風(fēng)電場并網(wǎng)、孤島供電、

交流系統(tǒng)互聯(lián)等方面

具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢

海上風(fēng)電場輸電

柔性直流相對常規(guī)直流占用的空間小，更適用在海中建造。

向離岸島嶼或者海上平臺供電

柔性直流向弱電網(wǎng)甚至無源電網(wǎng)供電的能力強(qiáng)，在海島或海上平臺供電方面，具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

提高輸電可靠性和靈活性電力要自如配送就需要組網(wǎng)，而且點(diǎn)之間能相互往返。常規(guī)直流更像行駛在高速上的汽車，掉頭困難，要下服務(wù)區(qū)然后重新上來。電是光速運(yùn)行的，組網(wǎng)的其它點(diǎn)等不急它掉頭來支援，根本發(fā)揮不了組網(wǎng)的優(yōu)勢。而柔性直流電流是瞬間掉頭，具備組網(wǎng)的天然特征。

如果把電網(wǎng)比作一張“公路網(wǎng)”，那柔性直流就是一輛不用牽引、不挑道路，可隨時(shí)“卸貨”、切換方向的“超級貨車”。是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要裝備，是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略選擇。

柔性直流工程的實(shí)踐之路20世紀(jì)90年代，國外開始了對柔性直流工程技術(shù)的探索和嘗試。

1990年，加拿大McGill大學(xué)的Boon-Teck Ooi等人提出了基于脈寬調(diào)制技術(shù)電壓源換流器的直流輸電概念。

1997年，ABB在瑞典中部的Hellsjon進(jìn)行了世界上第一個(gè)VSC HVDC工業(yè)試驗(yàn)。

1999年，世界上第一條柔性直流輸電工程投運(yùn)，至今已有30余項(xiàng)柔直工程投入商業(yè)運(yùn)行。

2002年，ABB美國長島Cross Sound工程直流電壓達(dá)到±150千伏、輸送容量達(dá)到330兆瓦。

2007年，西門子美國Trans Bay工程采用多電平換流器，直流電壓達(dá)到±200千伏、輸送容量達(dá)到400兆瓦。

2011年，上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程投產(chǎn)，開啟了中國柔直的發(fā)展序幕。

中國能建見證并參與了中國柔性直流技術(shù)的發(fā)展交出了亮眼的成績單

南澳多端柔性直流輸電系統(tǒng)工程

該工程連接了南澳島風(fēng)電場與廣東省主網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了海上島嶼風(fēng)電資源的可靠送出。

舟山五端柔性直流輸電科技示范工程世界首個(gè)五端柔性直流輸電工程，大大加強(qiáng)了舟山各島嶼與本島電網(wǎng)之間的聯(lián)系，提升舟山諸島電網(wǎng)的能源接納能力。

渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程目前全世界電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流背靠背工程，將優(yōu)化華中地區(qū)交流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，消除電網(wǎng)安全隱患，提高川渝電網(wǎng)與華中東四省電網(wǎng)間互濟(jì)能力。

廈門柔性直流輸電工程世界上首個(gè)真雙極柔性直流輸電工程，滿足了廈門島內(nèi)不斷增長的供電需求，保證臺風(fēng)等自然災(zāi)害影響下的供電可靠性，并節(jié)約有限航道資源。

魯西背靠背直流工程

世界上首次采用大容量柔直與常規(guī)直流組合模式的背靠背直流工程，實(shí)現(xiàn)了云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)全部異步聯(lián)網(wǎng)，提高了云南水電外送的能力。

烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端混合直流示范工程

世界首個(gè)特高壓多端混合直流輸電工程，橫跨云南、貴州、廣西、廣東4省區(qū)。對云南清潔能源消納、推動粵港澳大灣區(qū)建設(shè)等具有重大意義。

張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程

工程將張北新能源基地、豐寧儲能電源與北京負(fù)荷中心相連，未來每年可輸送約141億千瓦時(shí)清潔能源，將全面滿足26個(gè)冬奧會場館總計(jì)1億千瓦時(shí)的年用電量需求，助力冬奧場館實(shí)現(xiàn)100%清潔能源供電。

素材來源：中國能建浙江院