柔性直流輸電與高壓直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)

1、柔性直流輸電一、常規(guī)直流輸電技術(shù)1. 常規(guī)直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設(shè)備。常規(guī)直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設(shè)備 一般包括：三相橋式電路、整流變壓器、交流濾波器、直流平波電抗器和控制保 護(hù)以及輔助系統(tǒng) （水冷系統(tǒng)、站用電系統(tǒng) ） 等。2. 常規(guī)直流輸電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。1）直流輸送容量大，輸送的電壓高，最高已達(dá)到 800kV,輸送的電流大，最 大電流已達(dá)到4 500A;所用單個(gè)晶閘管的耐受電壓高，電流大。2）光觸發(fā)晶閘管直流輸電， 抗干擾性好。 大電網(wǎng)之間通過直流輸電互聯(lián) （背 靠背方式），換流閥損耗較小，輸電運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性高。3）常規(guī)直流輸電技術(shù)可將環(huán)流器進(jìn)行閉鎖，以消除直流側(cè)電流故障。3. 常規(guī)直

2、流電路技術(shù)的缺點(diǎn)。常規(guī)直流輸電由于采用大功率晶閘管，主要有如 下缺點(diǎn)。1 ）只能工作在有源逆變狀態(tài)，不能接入無源系統(tǒng)。2）對(duì)交流系統(tǒng)的強(qiáng)度較為敏感，一旦交流系統(tǒng)發(fā)生干擾，容易換相失敗。3）無功消耗大。輸出電壓、輸出電流諧波含量高，需要安裝濾波裝置來消 除諧波。二、柔性直流輸電技術(shù)1. 柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的主要設(shè)備。柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的主要 設(shè)備一般包括：電壓源換流器、相電抗器、聯(lián)結(jié)變壓器、交流濾波器和控制保護(hù) 以及輔助系統(tǒng) （ 水冷系統(tǒng)、站用系統(tǒng) ）等。2. 柔性直流輸電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。柔性直流輸電是在常規(guī)直流輸電的基礎(chǔ)上發(fā) 展起來的，因此傳統(tǒng)的直流輸電技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)，柔性輸電大都具有。此

3、外，柔 性輸電還具有一些自身的優(yōu)點(diǎn)。1 ）潮流反轉(zhuǎn)方便快捷，現(xiàn)有交流系統(tǒng)的輸電能力強(qiáng)，交流電網(wǎng)的功角穩(wěn)定 性高。保持電壓恒定，可調(diào)節(jié)有功潮流;保持有功不變，可調(diào)節(jié)無功功率。2）事故后可快速恢復(fù)供電和黑啟動(dòng)，可以向無源電網(wǎng)供電，受端系統(tǒng)可以 是無源網(wǎng)絡(luò)，不需要濾波器開關(guān)。功率變化時(shí)，濾波器不需要提供無功功率。3）設(shè)計(jì)具有緊湊化、模塊化的特點(diǎn)，易于移動(dòng)、安裝、調(diào)試和維護(hù)，易于擴(kuò)展和實(shí)現(xiàn)多端直流輸電等優(yōu)點(diǎn)。4）采用雙極運(yùn)行，不需要接地極，沒有注入地下的電流。3. 柔性直流輸電技術(shù)的缺點(diǎn)。系統(tǒng)損耗大（開關(guān)損耗較大），不能控制直 流側(cè)故障時(shí)的故障電流。 在直流側(cè)發(fā)生故障的情況下， 由于柔性直流輸電系統(tǒng)中

4、 的換流器中存在不可控的二極管通路， 因此柔性直流輸電系統(tǒng)不能閉鎖直流側(cè)短 路故障時(shí)的故障電流， 在故障發(fā)生后只能通過斷開交流側(cè)斷路器來切除故障。 可 以使用的最佳解決方式是通過使用直流電纜來提高系統(tǒng)的可靠性和可用率。三、常規(guī)直流輸電技術(shù)和柔性直流輸電技術(shù)的對(duì)比1. 換流器閥所用器件的對(duì)比。1）常規(guī)直流輸電采用大功率晶閘管，由于晶閘管是非可控關(guān)斷器件，這使 得在常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中只能控制晶閘管換流閥的開通而不能控制其關(guān)斷， 其關(guān) 斷必須借助于交流母線電壓的過零，使閥電流減小至閥的維持電流以下才行。2）柔性直流輸電一般采用IGBT閥，由于IGBT是一種可自關(guān)斷的全控器件， 即可以根據(jù)門極的控制脈

5、沖將器件開通或關(guān)斷，不需要換相電流的參與。2. 換流閥的對(duì)比。1）常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中換流閥所用的器件是大功率晶閘管和飽和電抗器， 可以輸送大功率。2）柔性直流輸電系統(tǒng)中的換流閥采用了 IGBT器件，可實(shí)現(xiàn)很高的開關(guān)速度， 在觸發(fā)控制上采用PW技術(shù)，開關(guān)頻率相對(duì)較高，換流站的輸出電壓諧波量較小， 主要包含高次諧波。 故相對(duì)于常規(guī)直流輸電， 柔性直流輸電換流站安裝的濾波裝 置的容量大大減小。3）常規(guī)直流輸電通過換流變壓器連接交流電網(wǎng)，而柔性直流輸電是串聯(lián)電 抗器加變壓器， 常規(guī)直流輸電以平波電抗器和直流濾波器來平穩(wěn)電流， 而柔性直 流輸電則采用直流電容器。3. 換流站控制方式的對(duì)比。1）常規(guī)直流輸

6、電系統(tǒng)的換流站之間必須進(jìn)行通信，以傳遞系統(tǒng)參數(shù)并進(jìn)行 適當(dāng)?shù)目刂?，而柔性直流輸電系統(tǒng)中各換流站之間的通信不是必需的。2）功率反向輸送能力的對(duì)比。柔性直流輸電系統(tǒng)在潮流反轉(zhuǎn)時(shí)，只需改變 電流方向， 而直流電壓極性不變， 功率反向時(shí)系統(tǒng)不停運(yùn)， 這使得柔性直流輸電 系統(tǒng)改變功率方向時(shí)， 兩端換流站的控制策略不變， 更不需要投切交流濾波器或 閉鎖換流器。 而常規(guī)直流輸電改變功率方向時(shí)需要改變電壓極性， 而直流電流極 性不變，功率反向時(shí)，換流站需退出運(yùn)行，改變控制策略，并且需要對(duì)濾波器和 無功補(bǔ)償設(shè)備的投切情況進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。3）對(duì)交流網(wǎng)絡(luò)的依耐性方面的對(duì)比。柔性直流輸電不需要依靠交流系統(tǒng)的 能力來維持

7、電壓和頻率穩(wěn)定， 無需無功補(bǔ)償， 換流器自身可提供無功功率。 而常 規(guī)直流輸電要求受端交流系統(tǒng)具有足夠的短路容量， 需要外加的換相容量， 不能 向無源或弱網(wǎng)絡(luò)送電。4）有功和無功功率控制方面的對(duì)比。柔性直流輸電的有功、無功可以獨(dú)立 控制。常規(guī)直流輸電的有功、 無功不能獨(dú)立控制， 調(diào)節(jié)無功需要特殊裝置和額外 費(fèi)用，需交流系統(tǒng)或增加無功補(bǔ)償設(shè)備提供換流站消耗的無功功率。5）電壓控制方面的對(duì)比。柔性直流輸電本身可以起到 STATCOW用，穩(wěn)定 交流母線電壓，而常規(guī)直流輸電需要借助無功補(bǔ)償設(shè)備穩(wěn)定交流母線電壓。6）黑啟動(dòng)能力方面的對(duì)比。柔性直流輸電有黑啟動(dòng)能力。即當(dāng)一端交流系 統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰或停電時(shí)，

8、 瞬間啟動(dòng)自身的參考電壓， 向切除電源的交流系統(tǒng)供 電，相當(dāng)于備用發(fā)電機(jī)， 隨時(shí)向癱瘓的電網(wǎng)供電。 而常規(guī)直流輸電無黑啟動(dòng)能力。經(jīng)過常規(guī)直流輸電與柔性直流輸電的比對(duì)發(fā)現(xiàn)， 隨著直流輸電技術(shù)的飛速發(fā) 展，以及節(jié)能和綠色能源的要求，尤其在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)和孤島供電方面， 未來以IGBT為代表的柔性直流輸電必將成為市場(chǎng)的主流，柔性直流輸電尤其是基 于電壓源型換流器的直流輸電將會(huì)快速發(fā)展， 與常規(guī)直流輸電并存， 甚至超過后 者。四. 運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)的3種運(yùn)行方式：1）運(yùn)行方式1只有直流線路的運(yùn)行方式。送端換流站有功類控制器選擇頻率控制，無功類 控制器選擇交流電壓控制； 受端換流站有功類控制器選擇直流電壓控制， 無功類 控制器選擇交流電壓控制或無功功率控制， 并且交流電壓控制和無功功率控制可 以手動(dòng)切換。2）運(yùn)行方式2交直流并聯(lián)的運(yùn)行方式。送端換流站有功類控制器選擇有功功率控制，無功類控制器選擇交流電壓控制或無功功率控制；受端換流站有功類控制器選擇直流電壓控制，無功類控制器選擇交流電壓控制或無功功率控制。2個(gè)站的交