高壓直流輸電技術(shù)

1、Exit交流：交流：330kV、 500kV和和750kV超高壓超高壓1000kV特高壓特高壓直流：直流： 500kV超高壓超高壓 800kV特高壓特高壓第第2頁頁Exit第第3頁頁1. 直流輸電技術(shù)的發(fā)展直流輸電技術(shù)的發(fā)展2. 我國高壓直流輸電的發(fā)展現(xiàn)狀我國高壓直流輸電的發(fā)展現(xiàn)狀3. 直流輸電與交流輸電的比較直流輸電與交流輸電的比較4. 柔性直流輸電技術(shù)柔性直流輸電技術(shù)Exit直流輸電階段直流輸電階段 發(fā)電、輸電和用電均為直流電發(fā)電、輸電和用電均為直流電 交流輸電階段交流輸電階段遠(yuǎn)距離送電遠(yuǎn)距離送電減少輸電線路中電能的損失減少輸電線路中電能的損失改變電壓改變電壓交流輸電交流輸電 交直流輸電并

2、存交直流輸電并存直流：輸送容量大，距離遠(yuǎn)，傳輸損耗低，直流：輸送容量大，距離遠(yuǎn)，傳輸損耗低，節(jié)約占地走廊；遠(yuǎn)距離海底電纜或地下電纜節(jié)約占地走廊；遠(yuǎn)距離海底電纜或地下電纜輸電，不同頻率電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)或送電等優(yōu)輸電，不同頻率電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)或送電等優(yōu)點點 第第4頁頁Exit直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)有密切關(guān)系，特別是高電壓、直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)有密切關(guān)系，特別是高電壓、大功率換流設(shè)備的大功率換流設(shè)備的發(fā)展發(fā)展 第一階段：汞弧閥換流時期第一階段：汞弧閥換流時期1901年發(fā)明的汞弧換流管只能用于整流。年發(fā)明的汞弧換流管只能用于整流。1928年具有柵年具有柵極控制能力的汞弧閥研制成功，可用于整流，也解決

3、了極控制能力的汞弧閥研制成功，可用于整流，也解決了逆變問題。大功率汞弧閥使直流輸電成為現(xiàn)實。逆變問題。大功率汞弧閥使直流輸電成為現(xiàn)實。1954年世界上第一個采用汞弧閥的直流輸電工程（哥特年世界上第一個采用汞弧閥的直流輸電工程（哥特蘭島直流工程）在瑞典投運(yùn)，蘭島直流工程）在瑞典投運(yùn)，1977年最后一個采用汞弧年最后一個采用汞弧閥換流的直流輸電工程（納爾遜河閥換流的直流輸電工程（納爾遜河I期工程）建成。期工程）建成。第第5頁頁Exit第一階段：汞弧閥換流時期第一階段：汞弧閥換流時期世界上共有世界上共有12項汞弧閥換流的直流工程投運(yùn)，其中最項汞弧閥換流的直流工程投運(yùn)，其中最大的輸送容量為大的輸送容量

4、為1600MW（美國太平洋聯(lián)絡(luò)線（美國太平洋聯(lián)絡(luò)線I期工期工程），最高輸電電壓為程），最高輸電電壓為450kV（納爾遜河（納爾遜河I期工期工程），最長輸電距離為程），最長輸電距離為1362km（太平洋聯(lián)絡(luò)線）。（太平洋聯(lián)絡(luò)線）。但是汞弧閥制造技術(shù)復(fù)雜、價格昂貴、逆弧故障率高、但是汞弧閥制造技術(shù)復(fù)雜、價格昂貴、逆弧故障率高、可靠性較差、運(yùn)行維護(hù)不便等因素，導(dǎo)致直流輸電的可靠性較差、運(yùn)行維護(hù)不便等因素，導(dǎo)致直流輸電的應(yīng)用和發(fā)展受到限制。應(yīng)用和發(fā)展受到限制。第第6頁頁Exit第第7頁頁1954年用于第一套年用于第一套Gotland線路的汞弧閥線路的汞弧閥Exit第二階段：晶閘管閥換流時期第二階段：晶

5、閘管閥換流時期20世紀(jì)世紀(jì)70年代以后，電力電子技術(shù)和微電子技年代以后，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高壓大功率晶閘管的問世，晶術(shù)的迅速發(fā)展，高壓大功率晶閘管的問世，晶閘管換流閥和計算機(jī)控制技術(shù)在直流輸電工程閘管換流閥和計算機(jī)控制技術(shù)在直流輸電工程中的應(yīng)用，有效改善了直流輸電的運(yùn)行性能和中的應(yīng)用，有效改善了直流輸電的運(yùn)行性能和可靠性，促進(jìn)了直流輸電技術(shù)的發(fā)展?？煽啃?，促進(jìn)了直流輸電技術(shù)的發(fā)展。第第8頁頁Exit第二階段：晶閘管閥換流時期第二階段：晶閘管閥換流時期第一個采用晶閘管換流閥的第一個采用晶閘管換流閥的HVDC系統(tǒng)是加拿系統(tǒng)是加拿大大1972年建立的依爾河系統(tǒng)，運(yùn)行電壓年建立的依爾

6、河系統(tǒng)，運(yùn)行電壓80kV、輸送容量為輸送容量為320MW的背靠背直流輸電系統(tǒng)。的背靠背直流輸電系統(tǒng)。目前，國外輸送容量最大的是目前，國外輸送容量最大的是1984年巴西建設(shè)年巴西建設(shè)的伊泰普水電站的伊泰普水電站600kV的超高壓直流輸電工的超高壓直流輸電工程，兩回共程，兩回共6300MW，線路全長，線路全長1590km 。第第9頁頁Exit晶閘管換流閥的特點：晶閘管換流閥的特點：體積減小、成本降低；體積減小、成本降低；可靠性提高；可靠性提高；晶閘管換流閥沒有逆弧故障，而且制造、試晶閘管換流閥沒有逆弧故障，而且制造、試驗、運(yùn)行維護(hù)和檢修都比汞弧閥簡單而方便。驗、運(yùn)行維護(hù)和檢修都比汞弧閥簡單而方便。

7、第第10頁頁Exit第第11頁頁晶閘管換流閥晶閘管換流閥Exit第三階段：新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用第三階段：新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用20世紀(jì)世紀(jì)90年代以后，絕緣柵雙極晶體管年代以后，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）得到廣泛應(yīng)用，）得到廣泛應(yīng)用，1997年世界上第一年世界上第一個采用個采用IGBT組成電壓源換流器的直流輸電工組成電壓源換流器的直流輸電工程在瑞典投運(yùn)。程在瑞典投運(yùn)。目前，世界上最大的目前，世界上最大的IGBT輕型輕型HVDC是北歐是北歐地區(qū)的地區(qū)的Estlink海底電纜工程，運(yùn)行電壓海底電纜工程，運(yùn)行電壓150kV，傳輸容量，傳輸容量350MW，電纜全長，電纜全長105km。第第12

8、頁頁Exit第三階段：新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用第三階段：新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用LHVDC采用采用IGBT器件組成換流器，功能強(qiáng)、體積器件組成換流器，功能強(qiáng)、體積小，可以減少換流站的濾波裝置，省去了換流變壓小，可以減少換流站的濾波裝置，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷。此外，采用可關(guān)斷器件器，整個換流站可以搬遷。此外，采用可關(guān)斷器件換流器，可以避免換相失敗。換流器，可以避免換相失敗。但是，但是，IGBT功率小、損耗大，不利于大型直流輸功率小、損耗大，不利于大型直流輸電工程采用。最新研制的門極換相晶閘管（電工程采用。最新研制的門極換相晶閘管（IGCT）和大功率碳化硅元件，該元件電壓高、通流能

9、力強(qiáng)、和大功率碳化硅元件，該元件電壓高、通流能力強(qiáng)、損耗低、可靠性高。損耗低、可靠性高。第第13頁頁Exit超過超過30km左右的海底電纜送電左右的海底電纜送電 100kV舟山直流輸電工程舟山直流輸電工程 兩個交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接兩個交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接 遠(yuǎn)距離大容量架空線輸電遠(yuǎn)距離大容量架空線輸電 用地下電纜向大城市供電用地下電纜向大城市供電配合新能源輸電配合新能源輸電第第14頁頁Exit1989年，我國自行研制的舟山直流輸電工程（年，我國自行研制的舟山直流輸電工程（100kV，100MW，54km）投運(yùn)；葛洲壩）投運(yùn)；葛洲壩上海（葛上線）是我國上海（葛上線）是我國第一個高壓直流輸電工程

10、（第一個高壓直流輸電工程（500kV，1200MW，1064km ）1990年投運(yùn)。年投運(yùn)。截至截至2007年年10月，我國已建成并正式投運(yùn)葛（洲壩）滬月，我國已建成并正式投運(yùn)葛（洲壩）滬（上海）、三（峽）常（州）、三（峽）廣（東）、三（上海）、三（峽）常（州）、三（峽）廣（東）、三（峽）滬（上海）、天（天生橋）廣（東）、貴（州）廣（峽）滬（上海）、天（天生橋）廣（東）、貴（州）廣（東）（東）回、回、回等回等7個超高壓直流輸電工程和靈寶直流個超高壓直流輸電工程和靈寶直流背靠背工程，直流輸電線路總長度達(dá)背靠背工程，直流輸電線路總長度達(dá)7085km，輸送容量，輸送容量達(dá)達(dá)1856萬萬kW。第第15

11、頁頁Exit第第16頁頁舟山直流工程地理位置圖舟山直流工程地理位置圖Exit第第17頁頁三廣直流工程三廣直流工程 惠州換流閥惠州換流閥Exit云廣直流工程，是世界上首個電壓等級最高的云廣直流工程，是世界上首個電壓等級最高的800kV特高壓直流輸電工程特高壓直流輸電工程 ，西起云南楚雄州祿，西起云南楚雄州祿豐縣，東至廣州增城市，輸電距離豐縣，東至廣州增城市，輸電距離1438km，額定，額定輸電容量輸電容量5000MW，2010年雙極投產(chǎn)。年雙極投產(chǎn)。主要輸送小灣、金安橋水電站的電力到廣東負(fù)荷中主要輸送小灣、金安橋水電站的電力到廣東負(fù)荷中心。心。第第18頁頁Exit2010年年7月月8日正式投運(yùn)的

12、向家壩日正式投運(yùn)的向家壩上海上海800kV特高壓直流輸電示范工程，起于四川特高壓直流輸電示范工程，起于四川復(fù)龍換流站，止于上海奉賢換流站。復(fù)龍換流站，止于上海奉賢換流站。額定輸送容量額定輸送容量6400MW，最大輸送功率，最大輸送功率7000MW，額定電流達(dá)到，額定電流達(dá)到4000A，直流輸電線，直流輸電線路途經(jīng)八省市，全長路途經(jīng)八省市，全長1907km。第第19頁頁Exit第第20頁頁特高壓直流輸電示范工程特高壓直流輸電示范工程Exit第第21頁頁Exit第第22頁頁Exit2010年年9月月28日，呼倫貝爾日，呼倫貝爾遼寧遼寧500千伏千伏直流輸電工程正式竣工投運(yùn)。直流輸電工程正式竣工投運(yùn)

13、。額定輸送容量額定輸送容量3000MW，額定電流，額定電流3000A，直，直流輸電線路全長流輸電線路全長908km。這是我國首個采用直流輸電技術(shù)的煤電基地電這是我國首個采用直流輸電技術(shù)的煤電基地電力外送工程，也是東北電網(wǎng)第一條直流線路。力外送工程，也是東北電網(wǎng)第一條直流線路。第第23頁頁Exit2012年年12月月12日，由我國自主研發(fā)、設(shè)計、建設(shè)的日，由我國自主研發(fā)、設(shè)計、建設(shè)的四川錦屏四川錦屏江蘇蘇南江蘇蘇南800千伏特高壓直流輸電工千伏特高壓直流輸電工程投運(yùn)。程投運(yùn)。額定輸送容量額定輸送容量6400MW，額定電流，額定電流4000A，直流輸，直流輸電線路途經(jīng)四川、云南、湖南、湖北、浙江、

14、安徽、電線路途經(jīng)四川、云南、湖南、湖北、浙江、安徽、江蘇八省市，全長江蘇八省市，全長2059km，總投資，總投資220億元。億元。是目前世界上送電距離最遠(yuǎn)的特高壓直流輸電工程。是目前世界上送電距離最遠(yuǎn)的特高壓直流輸電工程。第第24頁頁Exit第第25頁頁Exit2013年年9月月3日，云南糯扎渡電站送電廣東日，云南糯扎渡電站送電廣東800千伏千伏直流輸電工程極直流輸電工程極低端投入試運(yùn)行，開始向廣東送電，低端投入試運(yùn)行，開始向廣東送電，輸送容量輸送容量125萬千瓦。萬千瓦。糯扎渡直流工程西起云南普洱換流站，東至廣東江門糯扎渡直流工程西起云南普洱換流站，東至廣東江門換流站，線路全長換流站，線路全

15、長1413公里，額定輸送容量公里，額定輸送容量500萬千萬千瓦。瓦。糯扎渡、溪洛渡送電廣東直流工程投產(chǎn)后，云電送粵糯扎渡、溪洛渡送電廣東直流工程投產(chǎn)后，云電送粵四條直流大通道的輸電容量將達(dá)到四條直流大通道的輸電容量將達(dá)到1640萬千瓦，南方萬千瓦，南方電網(wǎng)將形成電網(wǎng)將形成“八交八直八交八直”共共16條條500千伏及以上的西千伏及以上的西電東送大通道。電東送大通道。第第26頁頁Exit2013年年10月月12日，世界首個日，世界首個500千伏同塔雙回直千伏同塔雙回直流工程、也是目前世界上流工程、也是目前世界上500千伏最大容量直流千伏最大容量直流輸電工程輸電工程溪洛渡右岸電站送電廣東同塔雙回直溪

16、洛渡右岸電站送電廣東同塔雙回直流輸電工程（簡稱溪洛渡直流工程）第一回極流輸電工程（簡稱溪洛渡直流工程）第一回極2投投入試運(yùn)行，開始向廣東送電，最大輸電容量入試運(yùn)行，開始向廣東送電，最大輸電容量160萬萬千瓦。千瓦。溪洛渡直流工程起于云南昭通換流站，止于廣東從溪洛渡直流工程起于云南昭通換流站，止于廣東從化換流站，線路全長化換流站，線路全長21286km，額定輸送容量，額定輸送容量6400MW。第第27頁頁Exit2014年年7月月3日，溪洛渡左岸日，溪洛渡左岸浙江金華浙江金華800千伏千伏特高壓直流輸電工程正式投運(yùn)，這是目前世界上輸特高壓直流輸電工程正式投運(yùn)，這是目前世界上輸送容量最大的直流輸電

17、工程。送容量最大的直流輸電工程。工程起于宜賓雙龍換流站，止于浙江金華換流站，工程起于宜賓雙龍換流站，止于浙江金華換流站，途經(jīng)四川、貴州、江西、湖南、浙江途經(jīng)四川、貴州、江西、湖南、浙江5省，線路全省，線路全長約長約1680km，工程總投資，工程總投資238.55億元，額定輸送億元，額定輸送功率功率8000MW。第第28頁頁Exit2014年國家發(fā)改委核準(zhǔn)建設(shè)的寧東年國家發(fā)改委核準(zhǔn)建設(shè)的寧東浙江浙江800千伏特高壓直流工程，將于今年千伏特高壓直流工程，將于今年9月底開工，計劃月底開工，計劃2016年年6月底建成投運(yùn)。月底建成投運(yùn)。額定輸送容量額定輸送容量8000MW，全長，全長1720km，直流

18、輸電，直流輸電線路起于寧夏銀川境內(nèi)寧東換流站，途經(jīng)寧夏、陜線路起于寧夏銀川境內(nèi)寧東換流站，途經(jīng)寧夏、陜西、山西、河南、安徽、浙江六省區(qū)，止于次塢鎮(zhèn)西、山西、河南、安徽、浙江六省區(qū)，止于次塢鎮(zhèn)紹興換流站。紹興換流站。第第29頁頁Exit正在建設(shè)的大連跨海柔性直流輸電工程是目前正在建設(shè)的大連跨海柔性直流輸電工程是目前世界范圍內(nèi)容量最大的柔性直流輸電工程。世界范圍內(nèi)容量最大的柔性直流輸電工程。該工程輸送容量為該工程輸送容量為1000MW，直流電壓為，直流電壓為320kV，直流電流，直流電流1600kA，直流電纜總長約，直流電纜總長約59.2km，其中，其中46km海底電纜，主要用于大連海底電纜，主要

19、用于大連城市地區(qū)供電。城市地區(qū)供電。第第30頁頁Exit3.1 技術(shù)比較技術(shù)比較 直流輸電的優(yōu)點直流輸電的優(yōu)點 遠(yuǎn)距離大功率輸電遠(yuǎn)距離大功率輸電輸送功率大小和方向可以快速控制和調(diào)節(jié)輸送功率大小和方向可以快速控制和調(diào)節(jié)直流輸電的接入不會增加原有電力系統(tǒng)的短路電直流輸電的接入不會增加原有電力系統(tǒng)的短路電流容量，也不受系統(tǒng)穩(wěn)定極限的限制流容量，也不受系統(tǒng)穩(wěn)定極限的限制 直流輸電工程的一個極發(fā)生故障時，另一個極能直流輸電工程的一個極發(fā)生故障時，另一個極能繼續(xù)運(yùn)行，通過發(fā)揮過負(fù)荷能力，可保持輸送功繼續(xù)運(yùn)行，通過發(fā)揮過負(fù)荷能力，可保持輸送功率或減少輸送功率的損失率或減少輸送功率的損失第第31頁頁Exit3

20、.1 技術(shù)比較技術(shù)比較 直流輸電的優(yōu)點直流輸電的優(yōu)點 直流系統(tǒng)本身有調(diào)制功能，可根據(jù)系統(tǒng)要求做出反直流系統(tǒng)本身有調(diào)制功能，可根據(jù)系統(tǒng)要求做出反應(yīng)，對機(jī)電振蕩產(chǎn)生阻尼，阻尼低頻振蕩，提高電應(yīng)，對機(jī)電振蕩產(chǎn)生阻尼，阻尼低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平通過換流站配置的無功功率控制進(jìn)行系統(tǒng)的交流電通過換流站配置的無功功率控制進(jìn)行系統(tǒng)的交流電壓調(diào)節(jié)壓調(diào)節(jié)第第32頁頁Exit3.1 技術(shù)比較技術(shù)比較 直流輸電的優(yōu)點直流輸電的優(yōu)點 大電網(wǎng)之間通過直流輸電互聯(lián)（如背靠背方式），大電網(wǎng)之間通過直流輸電互聯(lián)（如背靠背方式），2個電網(wǎng)之間不會互相干擾和影響，必要時可以迅個電網(wǎng)之間不會互相干擾和影

21、響，必要時可以迅速進(jìn)行功率交換速進(jìn)行功率交換輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn)，無電容電流，不輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn)，無電容電流，不需并聯(lián)電抗補(bǔ)償需并聯(lián)電抗補(bǔ)償 便于分極分期建設(shè)及增容擴(kuò)建，有利于及早發(fā)便于分極分期建設(shè)及增容擴(kuò)建，有利于及早發(fā)揮效益揮效益第第33頁頁Exit3.1 技術(shù)比較技術(shù)比較 直流輸電的缺點直流輸電的缺點 換流器工作時需要消耗較多的無功功率換流器工作時需要消耗較多的無功功率送出的送出的40%60%被消耗掉，所以，需要補(bǔ)償被消耗掉，所以，需要補(bǔ)償可控硅元件的過載能力較低；可控硅元件的過載能力較低；直流輸電以大地或海水作回流電路時，會對沿途地直流輸電以大地或海水作回流電路時，會對沿途

22、地下或海水中的金屬設(shè)施造成腐蝕，還會對通信和航下或海水中的金屬設(shè)施造成腐蝕，還會對通信和航海帶來干擾海帶來干擾直流電流沒有過零點，因此直流斷路器滅弧比較困直流電流沒有過零點，因此直流斷路器滅弧比較困難難第第34頁頁Exit直流直流架空線路投資省架空線路投資省 直流電纜線路投資少直流電纜線路投資少換流站比變電站投資大換流站比變電站投資大在相同條件下，輸電線路長度大于等價距離時在相同條件下，輸電線路長度大于等價距離時，采用直流輸電所需的建設(shè)費用比交流輸電省，采用直流輸電所需的建設(shè)費用比交流輸電省 運(yùn)行費用較省運(yùn)行費用較省 第第35頁頁Exit第第36頁頁Exit直流輸電線路造價低于交流輸電線路但換流直流輸電線路造價低于交流輸電線路但換流站造價卻比交流變電站高得多。一般認(rèn)為架站造價卻比交流變電站高得多。一般認(rèn)為架空線路超過空線路超過600-800km，電纜線路超過，電纜線路超過40-60km，直流輸電較交流輸電經(jīng)濟(jì)。，直流輸電較交流輸電經(jīng)濟(jì)。隨著高電壓大容量可控硅及控制保護(hù)技術(shù)的隨著高電壓大容量可控硅及控制保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，換流設(shè)備造價逐漸降低，等價距離縮發(fā)展，換流設(shè)備造價逐漸降低，等價距離縮短，使直流輸電近年來發(fā)展較快。短，使直流輸電近年來發(fā)展較快。第第37頁頁Exit優(yōu)點：優(yōu)點：提高傳輸容量和傳輸距離；提高傳輸容量和傳輸距離；提高電能傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)