我國在柔性直流輸電技術方面已經進入快速應用階段。柔性直流輸電技術在解決大區域電網與周邊弱電網互聯、可再生能源并網等問題方面有著特殊的優勢，必將在智能電網建設進程中發揮重要作用。

福建廈門柔性直流輸電工程全景。資料圖

柔性直流輸電技術應用領域。資料圖

新一代：實現靈活控制

柔性直流輸電是采用電壓源換流技術的直流輸電技術，也叫電壓源型直流輸電。在現有電網中使用柔性直流輸電系統，相當于在電網中接入了一個閥門和電源，它不僅可以有效控制通過的電能，隔離電網故障的擴散，而且還能根據電網需求，快速、靈活地發出或吸收一部分能量。這對增強電網穩定性，提升電網的智能化和可控性，具有重要作用。

20世紀70年代以來，基于晶閘管換流閥的直流輸電技術得到了廣泛應用，但是，晶閘管換流閥只能控制閥的開通，不能控制閥的關斷，因此，直流輸電技術的應用受到限制。進入90年代以后，隨著可關斷開關器件的發展，特別是絕緣柵雙極型晶體管IGBT的廣泛應用，采用可關斷器件的電壓源換流器性能得到了改善，后來被引入到直流輸電領域。對于采用電壓源換流技術的直流輸電技術，國際權威電力學術組織將其定義為基于電壓源型換流器的高壓直流輸電技術。1997年，第一個柔性直流輸電工程投入工業試驗運行。

柔性直流輸電技術相比其他輸電技術，具有電流自關斷能力，可以獨立控制有功功率和無功功率，不存在交流輸電固有的頻率穩定問題和傳統直流輸電的換相失敗問題。系統主要設備包括電壓源換流器、連接變壓器、橋臂電抗器、開關設備、直流電容、直流開關設備、測量系統、控制與保護裝置等。柔性直流輸電技術在大規模清潔能源并網、海島供電、交流電網同步/異步互聯、構建直流電網等方面具有廣闊的應用前景。

第一條：獲得多項成果

2006年5月，國家電網公司確定了《柔性直流輸電系統關鍵技術研究框架》，由此啟動了我國在柔性直流輸電關鍵技術領域的全面研究。上海南匯風電場柔性直流輸電示范工程，是我國首條柔性直流輸電工程，也是亞洲首條柔性直流輸電示范工程。項目包括兩個直流換流站和8千米直流輸電線路，額定運行容量為1.8萬千瓦，直流額定電壓為±30千伏，直流額定電流為300安。

2010年年底，南風換流站正式開工建設。一個月后，柔性直流輸電可關斷器件閥多層級子模塊串聯、高頻寬范圍特性分析及電磁兼容設計模塊化多電平換流器試驗方法研究等關鍵技術上取得了重要突破，獲得了多項擁有完全自主知識產權的重大成果。2011年5月3日，上海南匯風電場柔性直流輸電示范工程順利完成工程整體試運行;2011年7月25日，上海南匯風電場柔性直流輸電示范工程正式投入運行。中電普瑞電力工程有限公司承擔了該工程的總集成及技術總負責，并研制開發了具有國際先進水平的全套換流閥、閥基控制器及控制保護系統等核心裝備。工程的順利投運，標志著國家電網公司成為繼ABB、西門子之后，世界第三家具備柔性直流輸電系統總成套能力的企業。

“雙車道”：多項世界之最

福建廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程在世界上首個采用真雙極接線，額定電壓和輸送容量雙雙達到國際之最。2014年7月21日，廈門柔性直流工程開工建設。工程額定電壓±320千伏，輸送容量1000兆瓦，工程新建島外浦園換流站(送端)、島內鷺島換流站工程(受端)兩座±320千伏換流站及±320千伏彭厝—湖邊柔性直流線路工程，直流線路總長10.7千米，全部為陸纜，采用1800平方毫米大截面絕緣直流電纜敷設，通過廈門翔安海底隧道與兩座換流站連接。工程采用真雙極接線，與交流輸電線路、偽雙極接線柔性直流輸電線路相比，運行方式更靈活、可靠性更高。真雙極接線就像高速公路雙車道，A道和B道并列承載交通流量，如果任意一個車道損壞，另一車道還是可以正常通車。

2015年12月17日，示范工程正式投運。工程投運后，能有效增強廈門地區電網網架結構，不僅可以補充電力缺額，滿足負荷增長需求，還具備動態無功補償功能，有力地提高了電網的供電可靠性、輸電能力和穩定運行水平。工程的建成投運，標志著我國全面掌握高壓大容量柔性直流輸電工程設計、設備制造、工程施工調試、運營等關鍵技術，具備工程成套能力，對于進一步提高我國直流輸電技術水平和電力裝備制造水平具有重要意義，為更高、更大輸送容量柔性直流輸電工程的建設提供了可復制、可推廣的經驗。

大容量：綠色奧運歡迎你

張北柔性直流電網試驗示范工程于2017年12月14日獲得國家發改委核準批復，計劃于2020年6月建成投產，對支撐低碳和綠色奧運具有重要意義。2018年2月28日，張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程開工動員大會在北京召開。該工程是世界上首次提出并建設具有網絡特性的直流電網工程，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流電網工程，是世界上首次采用高電壓(±500千伏)、大電流(25千安)、高速直流斷路器作為架空線故障清除設備的工程。該工程由4座柔性直流換流站、4條直流架空線路組成，總換流容量900萬千瓦，構建起輸送大規模風電、光伏、抽蓄等多種能源的4端環形柔性直流電網。分別在張家口市康保縣、張北縣建設2座±500千伏送端柔性直流換流站，在承德市豐寧縣建設1座±500千伏調節換流站，在北京建設1座±500千伏受端柔性直流換流站，4條直流架空線路分別為張北—康保、康保—豐寧、豐寧—北京和北京—張北±500千伏直流架空線路，總長654.2千米。

國網冀北電力有限公司以建設張北可再生能源柔性直流電網工程為契機，通過示范應用柔性直流輸電等先進技術，積極構建大規模新能源安全智能外送新路徑，提升電網接納和配置多種能源的能力。工程的建設對于試驗示范柔性直流電網技術，實現弱送端條件下新能源大規模送出，提高電力系統安全穩定水平，推動張北可再生清潔能源的送出與消納，滿足張家口可再生能源綜合示范區建設需要意義重大。工程將會推動大容量柔性直流換流閥、高電壓等級直流斷路器、控制保護系統等柔性直流電網關鍵設備的自主研發，提升我國電力裝備制造水平，為我國大規模應用柔性直流輸電技術積累技術與運行經驗。

【你知道嗎?】

2003年，美國東北部地區發生大停電事故，電網采用的柔性直流輸電系統提供了必要的電壓和頻率支持，幫助電網系統快速恢復了供電。

柔性直流輸電技術未來發展方向：1.高電壓大容量。特高壓大容量柔性直流輸電系統未來將成為解決大規模可再生能源并網問題的一個重要手段。2.架空線應用。已投運的柔性直流輸電工程均由電纜來傳輸電能，但電纜會大大增加工程投資，未來柔性直流輸電技術的發展將逐漸趨于架空線應用。3.成本逐漸降低。未來隨著IGBT器件的國產化逐步成熟，柔性直流系統的造價將進一步降低。

本版內容來源于《電網新技術讀本》、國網上海市電力公司、國網福建省電力有限公司、國網冀北電力有限公司、中國電力科學研究院、中電普瑞電力工程有限公司等，王靖、林麗平、王彥、金雍奧、熊雄、張東岳對本文有貢獻。