試析高壓直流供電技術(shù)及其應(yīng)用前景

1、試析高壓直流供電技術(shù)及其應(yīng)用前景崔祎耿俊秋國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司摘要:針對(duì)高壓肓流供點(diǎn)技術(shù)及其應(yīng)用前景，結(jié)合理論實(shí)踐，在簡要闡述高壓肓流供 電技術(shù)相關(guān)概述和優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析了高壓直流供電技術(shù)的應(yīng)用前景，最后 通過深入分析，得出高壓直流供電技術(shù)對(duì)提高電力運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性有重 要意義的結(jié)論，希望對(duì)相關(guān)單位有些許參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：高壓肓流供電技術(shù);優(yōu)勢(shì);應(yīng)用前景;作者簡介：崔祎(1985, 11-),男，漢族，上海人，工程師，本科學(xué)歷，研究 方向：電氣工程及自動(dòng)化。引言 我國是在1882年開始應(yīng)用肓流供電的方式來輸送電能，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā) 展，直流供電技術(shù)取得了快速發(fā)展，本文基于高壓直

2、流供電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)其 具體的應(yīng)用前景做了如下分析。1高壓直流供電技術(shù)相關(guān)概述一套完善的高壓直流供電系統(tǒng)主要由：換流器、換流變壓器、平波電抗器、交流 濾波器、直流避雷器、控制保護(hù)設(shè)備等設(shè)備共同組成。在高壓直流供電系統(tǒng)中，只 有在輸電階段為直流電，而用電系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)則仍然是交流電，當(dāng)交流電經(jīng) 過換流變壓器升壓以后，再重新輸送到整流器當(dāng)中。而整流器的主耍部件是硅變 流器，其主要功能是把高壓交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟姡缓笤俅屋斔偷较嚓P(guān)電 力系統(tǒng)當(dāng)中，然后進(jìn)入逆變器當(dāng)中，把在高壓直流電轉(zhuǎn)化為高壓交流電，然后 再通過相關(guān)環(huán)路器進(jìn)行降壓，然后輸送到相關(guān)設(shè)備當(dāng)屮。2高壓直流供電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)2.1技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)

3、2.1. 1大幅度提升了供電的可靠性和安全性在供電系統(tǒng)中，應(yīng)用高壓直流供電技術(shù)的主要目的是提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全 性和可靠性。傳統(tǒng)的ups系統(tǒng)中組件大多數(shù)為串聯(lián)關(guān)系，單體可靠性遠(yuǎn)低于單個(gè) 組件的可靠性。而直流供電系統(tǒng)而言，系統(tǒng)屮各個(gè)模塊通過并聯(lián)的方式相互連接, 因此，不可靠性是各組件連乘結(jié)果，其總體可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個(gè)組件的可靠性。 無論是理論計(jì)算述是實(shí)際應(yīng)用案例都表明，高壓直流供電系統(tǒng)的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高 于ups系統(tǒng)。比如:某省與2012年引進(jìn)高壓直流供電系統(tǒng)，截止2016年底，一 次電力系統(tǒng)癱瘓的故障也沒有發(fā)生。2. 1.2能耗比較低傳統(tǒng)ups主機(jī)為在線雙邊換型，如果電力系統(tǒng)的負(fù)載超過50%以后

4、，電能的轉(zhuǎn)化 效率和開關(guān)電源基本一致。但是在具體應(yīng)用過程，為保證ups系統(tǒng)的可靠性和安 全性，往往采用n+1 （n二1、2、3、4）的運(yùn)行方式，再加上諧波和波峰因數(shù)的影 響，ups很難滿足具體需求。很多ups系統(tǒng)通常情況下，使用到中后期的才能達(dá) 到設(shè)計(jì)負(fù)載率，而其轉(zhuǎn)換效率也只有75%、80%1 o而直流電源供電技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，采用了模塊化結(jié)構(gòu)，輸入負(fù)載可以進(jìn) 行適當(dāng)調(diào)整，從而促使整流器模塊的負(fù)載率始終保持在較高的水平，其線損率 往往在1.5%左右，大大降低了電量的損失率。2.1.3大大改善了輸入?yún)?shù)通過大量測(cè)試發(fā)現(xiàn)，ups主機(jī)加裝12次濾波器以后，其輸入功率因數(shù)通常在 0.80.9,最大

5、時(shí)能達(dá)到0. 95,電流諧波含量經(jīng)常在7. 6%左右。而高壓直流供電系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中，如果系統(tǒng)處于額定工況下，開關(guān)整流 器的輸入功率因數(shù)可以達(dá)到0. 99,而電流諧波含量往往在5%以下。通過改善輸 入?yún)?shù)可以大大降低前端設(shè)備的容量，也可以行之有效地降低補(bǔ)償電容的耐壓 要求。2. 2建設(shè)投資大量實(shí)例表明，相比于ups系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)中采用高壓直流供電技術(shù)能夠降 低建設(shè)投資約35%40%。采用高壓育流供電，不但可以實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的分期建設(shè), 同吋相關(guān)設(shè)備和模塊也可以見分期建設(shè)。就建設(shè)投資折現(xiàn)率而言，高壓直流供電 方案的投資節(jié)約率明顯高于ups系統(tǒng)r1。2. 3運(yùn)維成本電力系統(tǒng)的運(yùn)維成本包括兩個(gè)方

6、面:一方面電費(fèi)成本，另一方面是維修成本，在 具體應(yīng)用過程中雖然轉(zhuǎn)換率的提高，高壓直流供電系統(tǒng)能夠大大降低電費(fèi)成木。 同吋高壓直流供電系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中，采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，可以隨吋進(jìn) 行替換，維修加個(gè)可以根據(jù)市場價(jià)格逐步調(diào)整。3高壓直流供電技術(shù)的應(yīng)用前景3.1高壓直流技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀高壓直流技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，有多種電壓可供選擇，但畢竟我國高壓直流 供電技術(shù)的起步比較晚，在具體應(yīng)用過程屮，極度缺乏后端設(shè)備的保障。因此, 供電電壓選擇時(shí)，就必須充分保證整個(gè)電力系統(tǒng)可以在不同模式下都可以運(yùn)行， 目前我國高壓直流供電的標(biāo)稱電壓達(dá)成一致，比如:確定使用240v電壓等級(jí)。近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，

7、對(duì)供電電源的要求提出了更高的要求，高壓 直流供電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，但是在具體應(yīng)用過程中，高壓直流電源的發(fā)展并不是 非常順利，受到很多因素的制約。第一，缺乏有保障的后端設(shè)備的支持，雖熱很多試點(diǎn)中后端設(shè)備能夠滿足高壓 直流供電的具體需求，但是此種電源標(biāo)準(zhǔn)并不是后端設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電源，使得整 個(gè)系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中往往會(huì)存在較大風(fēng)險(xiǎn)，包括:技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，高壓直流供電 的后端設(shè)備有很多，存在一些設(shè)備不支持高壓直流電源的問題，因此，在具體 應(yīng)用過程屮，需要對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，必須通過實(shí)際運(yùn)行才能檢測(cè)出來， 而此種檢測(cè)需要一定時(shí)間，也就是時(shí)候在檢測(cè)結(jié)果沒有出來之前，風(fēng)險(xiǎn)也就得 不到有效解決。法律風(fēng)險(xiǎn)，如果高壓直流供

8、電系統(tǒng)在改變合同約定的情況下進(jìn)行 運(yùn)行，運(yùn)營商就會(huì)處于不利的境地，面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)，導(dǎo)致電力的提供方 和使用方都陷入法律糾紛當(dāng)中3。第二，電源系統(tǒng)定型和定量的制約。發(fā)展至今，我國高壓直流供電技還沒有相應(yīng) 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持，在具體應(yīng)用過程中比較缺乏相關(guān)技術(shù)的引導(dǎo)，導(dǎo)致高壓 直流供電產(chǎn)品仍然沒有最終定型。第三，配套器對(duì)高壓直流供電技術(shù)發(fā)展的制約。在高壓育流供電系統(tǒng)中，有很多 比較罕見的器件，包括:熔斷器、斷路器等保護(hù)元件。這些元件對(duì)運(yùn)行環(huán)境有很 高的要求，如果處理不當(dāng)勢(shì)必會(huì)對(duì)高壓直流供電技術(shù)的發(fā)展造成嚴(yán)重限制。3.2高壓直流供電技術(shù)應(yīng)用的推進(jìn)大量實(shí)例表明，影響高壓職工供電技術(shù)難以大規(guī)模應(yīng)用因素

9、有很多，最嚴(yán)重的 原因在于缺乏后端設(shè)備高壓直流供電的標(biāo)準(zhǔn)化。但我國后端設(shè)備極度缺乏保障技 術(shù)，特別是tt設(shè)備，大多數(shù)的tt設(shè)備被應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、高新技術(shù)行業(yè)等新 技術(shù)領(lǐng)域，在電力企業(yè)的應(yīng)用還比較少，僅僅憑借通信行業(yè)很難有效退訂電源 標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，同時(shí)也要通過電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)、雜志，宣傳高壓直流供電技術(shù)應(yīng) 用的重要性，提高社會(huì)各界人士對(duì)高壓直流供電認(rèn)知度乜1。同時(shí)編制具有國家 法律效應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)積極推動(dòng)高壓直流供電的it設(shè)備的應(yīng)用。當(dāng)后端設(shè) 備能夠切實(shí)滿足高壓直流供電的需求以后，并大規(guī)模商用以后，電源系統(tǒng)的標(biāo) 準(zhǔn)化的相關(guān)問題也就迎刃而解了。同時(shí)市場化也將進(jìn)一步推動(dòng)前端電源零部件的 研發(fā)和生

10、產(chǎn)，就可以行之有效地解決電源系統(tǒng)對(duì)高壓直流供電技術(shù)應(yīng)用的限制。3.3高壓直流供電技術(shù)的應(yīng)用前景高壓直流供電技術(shù)在可靠性、安全性、節(jié)能性等方面比傳統(tǒng)ups系統(tǒng)有非常大優(yōu) 點(diǎn)，當(dāng)后端設(shè)備的適應(yīng)性、電源系統(tǒng)的定型與量產(chǎn)、配套器件等問題解決以后， 高壓直流供電的相關(guān)技術(shù)一定會(huì)得到廣泛的運(yùn)用。比如：寧東-山東直流輸電工程 ±660千伏在2011年2月28日投入使用，山東省的外送電能從350萬千瓦提升 到了 750萬千瓦，通過不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)±660千伏高壓直流供電工程落實(shí)以后， 毎年大約節(jié)約原煤1120萬噸，減少二氧化碳排放5. 7萬噸，二氧化碳年排放量 降低了 1.2個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)建立環(huán)境友好型社會(huì)奠定了良好基礎(chǔ)5。4結(jié)束語綜上所述，高壓直流供電在電網(wǎng)互聯(lián)、長距離運(yùn)輸?shù)确矫嬗蟹浅Ｖ厮５淖饔?，?前我國電力資源主要表現(xiàn)為西電東送，南北互供的狀態(tài)，通過科學(xué)合理的應(yīng)用 高壓直流供電技術(shù)充分提高電力運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。從中可以看出，隨著新 技術(shù)和新能源的開發(fā)應(yīng)用，高壓直流供電技術(shù)仍然有非常廣泛的前景。參考文獻(xiàn)1陳偉鋒.240v高壓直流供電技術(shù)在通信行業(yè)的運(yùn)用分析j通訊世界，2016 (04) :18-19.2王振中.高壓直流供電技術(shù)及其應(yīng)用j 現(xiàn)代電視技術(shù)，2016(02) :96-99+70.3王國志