北极星智能电网在线讯:高压直流输电技术通常包括常规高压/特高压直流输电技术、柔性直流输电技术和其它新型直流输电技术等。
 

　　一、高压直流输电技术发展现状

　　1、技术需求与技术供给的差距
 

　　主要的技术差距
 

　　(1)现有高压/特高压直流工程都是采取与国外厂家合作的方式，其换流阀和直流场等设备核心技术均为国外垄断，国内基本上只能开展部分组装工作，国产化率始终无法大幅提升;
 

　　(2)柔性直流输电技术和高压直流换流阀试验技术，则一直为国外厂家垄断和封锁，不进行任何技术转让;
 

　　需要实现的目标
 

　　目前我国需要突破特高压直流输电、柔性直流输电成套装置和高压直流换流阀试验等核心技术和装备，以全面实现高压直流输电装备的国产化。
 

　　2、高压直流输电产业市场规模
 

　　目前世界范围内已经规划的特高压直流输电工程约有50个，总容量达320GW以上，市场规模超过数千亿元。
 

　　到2015年，世界范围内柔性直流输电工程的市场规模预计在1000亿元以上。随着新能源的快速发展和环境保护要求的提高，我国对柔性直流输电技术也呈现出强劲的市场需求。
 

　　3、国内高压直流输电产业市场估算
 

　　(1)未来二十年中，国家电网公司规划建设的直流输电工程多达40条以上，其中特高压直流输电工程超过15条。
 

　　(2)预计的市场规模
 

　　目前，我国每条特高压直流输电工程的建设总投资在150亿元以上。其中特高直流换流阀和换流变的价格均在15至20亿，平波电抗器的价格在10亿左右，控制保护系统价格在4亿以上，交流场和直流场成套设备总造价也接近20亿元。
 

　　每条特高压直流输电换流站的设备投资(不包括线路和杆塔)大约在80亿左右。
 

　　在未来20年中，直流输电设备将达到2000亿元左右的市场规模。
 

　　4、高压直流输电产业发展
 

　　(1)特高压直流换流阀装备
 

　　中国电科院以特高压直流换流阀研制工作和试验能力建设为切入点，以系统分析、基本理论研究为依托，历经十年自主创新，六年集中攻关，完成了±800kV/4750A换流阀模块及阀塔的样机研制，标志着中国电科院在特高压换流阀领域已经走在了世界前列，成为世界上掌握特高压直流换流阀核心技术的三家企业之一。
 

　　(2)其它高压直流输电核心装备
 

　　目前，中国电力科学研究院正逐步开展高压直流输电系统的控制保护技术和直流断路器、光电型电流互感器、直流分压器和穿墙套管等关键设备的核心技术。

　　二、特高压直流换流阀技术

　　1、特高压直流输电的需求
 

　　(1)为满足大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发和利用，需通过远距离大规模输电在全国范围内优化配置电力资源。
 

　　(2)国内外大量研究表明：当输电距离较长、输送容量较大时，从经济和环境等角度考虑，采用特高压直流进行电力送出的输电方案具有显著的优势。
 

　　2、特高压直流输电的作用
 

　　采用高压直流输电可避免交流联网可能出现的低频振荡等问题，同时易于快速控制，对增强系统稳定性有显著作用。高压/特高压直流输电是形成坚强电网骨干网架的核心设备。
 

　　3、自主特高压换流阀开发的重大意义
 

　　(1)换流阀是高压直流输电系统的核心，也是国家重大电力装备;
 

　　(2)在国际范围内，ABB、SIMENSE和AREVA三家跨国公司垄断着换流阀的设计制造技术;
 

　　(3)我国企业成套引进国外装置和技术建设国内工程，但均未能掌握核心技术，没有形成自主知识产权产品;
 

　　(4)研发出具有自主知识产权的直流输电换流阀，可以使我国在该项重大电力装备的研发制造技术得到长足发展，为完全摆脱国外公司在高压直流输电系统中的制约，起到了良好的示范作用，并具有重大的经济价值。
 

　　4、高压直流换流阀研发方式
 

　　(1)在高压直流换流阀国产化进程中，采取了国际合作与独立自主研发同步推进的方式;
 

　　(2)通过与法国阿海珐公司建立战略合作关系，开展了黑河、灵宝、宁东-山东、葛沪二回等高压直流工程项目;
 

　　(3)同时积极开发出了具有完全自主知识产权的国产化特高压换流阀。
 

　　5、自主研发换流阀关键技术研究
 

　　换流阀电气特性研究
 

　　(1)冲击电压下电压分布特性及其保护措施研究
 

　　(2)非周期触发瞬时电流电压转移特性
 

　　(3)晶闸管关断暂态动态均压特性
 

　　(4)晶闸管开通瞬时电流振荡特性及其抑制措施研究
 

　　(5)换流阀运行强度分析
 

　　(6)换流阀模块中相关部件相互作用分析研究
 

　　(7)晶闸管电热模型研究与应用。
 

 　　换流阀多物理场数值分析
 

　　完成了换流阀多物理场的换流阀阀塔级数值分析、换流阀模块级数值分析、换流阀组件和晶闸管层级数值分析、换流阀部件级数值分析。
 

　　换流阀成套电气设计技术
 

　　完成了换流阀的电压设计、电流设计、内冷却容量计算、损耗计算、换流阀绝缘配合设计和换流阀均压电路设计等。
 

　　换流阀成套结构设计
 

　　完成了母线选型设计，走线方法设计，悬吊机构设计，阀塔结构设计及布置，阀模块结构设计及布置，阀组件结构设计及布置，晶闸管层结构设计及布置，屏蔽层设计及布置，水路设计及布置，光纤回路设计，防火设计和检漏设计等。
 

　　换流阀智能化触发监控技术
 

　　(1)完成了晶闸管智能化双重取能功能设计，晶闸管多重保护功能设计，晶闸管智能化保护单元的研发等;
 

　　(2)换流阀智能化触发监测技术是实现高压直流换流阀智能化控制的核心。
 

　　直流输电换流阀关键零部件研制
 

　　(1)完成了换流阀的关键零部件研制，包括新型密闭式全水冷饱和电抗器、一体化水冷阻尼电阻、新型屏蔽层等;
 

　　(2)这些部件的设计技术和生产供货一直为国外的跨国公司所控制，是换流阀国产化率始终无法提升的重大阻碍之一。
 

　　换流阀集成技术
 

　　完成了包括换流阀的组装、测试、现场安装、现场测试与调试等内容的研究，并进行了实际应用。

　　三、柔性直流输电技术
 

　　1、柔性直流输电的技术特点
 

　　(1)柔性直流输电是以全控型电力电子器件、电压源换流器和新型调制技术为突出标志的新一代直流输电技术，具有无需无功补偿和电网支撑换相、占地面积和环境影响小等特点;
 

　　(2)柔性直流输电系统适用于可再生能源发电并网、孤岛和城市供电等方面，特别是在风力发电并网方面，柔性直流输电系统的综合优势最为明显;
 

　　(3)柔性直流输电技术在提高电力系统稳定性，增加系统动态无功支撑，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷和三相不平衡等产生的问题，保障敏感设备供电等方面也都具有较强的技术优势;
 

　　2、柔性直流输电技术开发的作用和意义
 

　　柔性直流输电是构建智能化电网的重要装备，对于坚强智能电网的建设和电网的经济、安全、可靠运行，有着显著的促进作用。
 

　　3、柔性直流输电典型应用领域
 

　　4、国内外发展现状
 

　　(1)柔性直流输电技术是当今世界上电力电子应用技术的制高点;
 

　　(2)目前国际上还只有ABB一家公司有商业运行的柔性直流输电工程;
 

　　(3)我国在柔性直流输电技术研究方面的起步相对较晚，与国际先进水平相比具有一定的差距;
 

　　(4)但由于柔性直流输电本身具有的巨大优势，国内多个科研机构和高校都积极开展了柔性直流输电的相关研究工作，取得了显著的成果。
 

　　5、国内柔性直流输电自主化研发进程
 

　　6、柔性直流输电关键技术研究
 

　　(1)系统开展了《柔性直流输电技术前期研究》、《柔性直流输电技术基础理论研究》和《柔性直流输电关键技术研究》;
 

　　(2)搭建了国内首个基于MMC的柔性直流输电实验样机，成功完成了多项实验内容;
 

　　(3)依托上海示范工程，在国内首次完成了对柔性直流输电关键技术的系统化、工程化研究，取得了重要的成果;
 

　　(4)各项关键技术的研究成果已经在示范工程建设中逐步取得了应用，实现了自主知识产权的柔性直流输电核心装备开发，也为促进我国电力电子技术的发展起到了显著的作用;
 

　　(5)中国电科院已成为世界上具备柔性直流输电成套装置研制的三家单位之一，也是国内首家开展此类工程研究和实施的单位。