直流输电与电力电子专业技术进展及发展趋势

来源:中国电机工程学会  发布时间:2017-11-25

饶 宏,南方电网科学研究院董事长

  直流输电技术近年来在全球范围、尤其在中国,取得了跨越式的发展,电压等级由最初的100kV提升到了1100kV,容量提升了5个数量级,演变出了柔性直流输电与混合直流输电,从点对点变成了网络,这段历程是电工学科里的重要里程碑。

  近年国内外所关注的直流输电技术热点包括:特高压1100kV直流输电、高压大容量柔性直流输电、多端直流输电/直流电网、混合直流输电、新能源并网与消纳、先进电力电子器件、直流输电核心装备研制、直流输电工程设计、直流输电试验与仿真、交直流混合大电网运行、直流输电工程改造、升级及延寿等。

  电力电子器件方面:目前碳化硅在新能源并网、电动汽车、电力电子变压器等领域已研制出小容量样机,正在逐步提高成熟度与经济性,在高压应用领域单个碳化硅IGBT芯片已突破15KV/20A。国内外正在研制6500V压接式IGBT 。

  直流输电核心装备研制方面:换流阀、换流变、直流断路器、直流穿墙套管、控制保护系统、直流GIS、直流电缆等方向都取得了不同程度的进展。

  直流输电重大工程方面:特高压LCC-HVDC、高压大容量VSC-HVDC、张北直流电网工程、±800kV 印度Agra特高压多端LCC-HVDC、欧洲基于VSC-HVDC的新能源并网、交直流混合大电网的运行、直流输电系统的运行都有投运进展。

  直流输电支持性技术方面:建成了实验室及试验平台,建成了直流输电用仿真技术系统。

  对于未来的趋势展望:

  1)电力电子器件:宽禁带器件在中低压等级实现商业化应用,向高压等级发展。电力电子装置大规模接入电网,电源负荷多元化,电网由“点对点”发展成“网对网”。

  2)传统直流输电:特高压LCC-HVDC电压及容量等级提升速度减缓,探寻跨国、跨洲联网输电工程的可行性。直流输电系统与已有交流系统耦合,多国面临区域电网多直流馈入挑战。背靠背系统建设增多,实现大区域同步电网的异步互联。

  3)柔性直流输电:VSC-HVDC将在全世界范围内出现“爆发式”发展,其中欧洲为VSC-HVDC规划建设最密集的区域、或将来选择不再发展LCC-HVDC。混合直流输电成为多直流馈入系统中建设直流输电工程的首选。