“十二五”柔性直流输电应用预计大量增加

　　11月29日，中国电力科学研究院研制的我国首套柔性直流关键设备，通过上海市电力公司组织的出厂试验验收，即将运往上海南汇风电场柔性直流输电示范工程现场。在新能源发展日益加快的背景下，柔性直流输电前景广阔。
　　
　　中国电科院的贺之渊博士拿着一张图表，准备向笔者介绍柔性直流输电。
　　
　　奇怪的是，这张图表似乎与柔性直流输电无关。图表上画着中国地图，地图上的江苏、甘肃等地标为蓝色，写着“风电场”；浙江、福建等地标为紫色，写着“海岛供电”；上海、大连等地标为橙色，写着“城市供电”。
　　
　　这些都是柔性直流输电能够做的事情，贺之渊说。随着中国柔性直流输电技术研究及设备制造瓶颈全部被突破，“十二五”期间，柔性直流输电的应用预计将大大增加。
　　
　　发展新能源需要柔性直流输电
　　
　　对于国内所有研究柔性直流输电技术的人来说，12月是令人兴奋的一个月。一个原因是，上海南汇风电场柔性直流输电示范工程建设接近尾声，意味着拥有自主知识产权的技术和设备即将成功应用；另一个原因，也是更为重要的原因是，“十二五”新能源的大发展，将带“火”柔性直流输电。
　　
　　此前不久，国家明确了七大战略性新兴产业，其中包括新能源。这标志着在“十二五”期间，风电、太阳能光伏发电等新能源产业的发展，将获得更多财税金融等政策性支持，迎来加速发展的契机。
　　
　　以风电为例。10月13日发布的《中国风电发展报告2010》显示，2009年全国新增风电装机容量1380万千瓦，全球排名第一，累计装机容量世界第二；2010年，全球每3台新安装的风电机组，就有一台在中国；未来几年，我国风电仍有可能以每年1000万千瓦以上的新增装机速度发展，并于2015年达到9000万～1亿千瓦。
　　
　　但是，新能源发电往往表现出不稳定性、分散性、小型化、远离负荷中心等特点，使得采用一般输电技术联网极不经济。据中国电科院副总工程师、直流输电专家汤广福介绍，制约新能源发展的瓶颈主要是并网问题，风能、太阳能发电明显的间歇性和不确定性，容易引发谐波污染、电压闪变等，导致电能质量低，无法保证电网安全。
　　
　　国家能源局的一位官员表示，国家将在“十二五”期间重点解决大型风电基地等可再生能源基地并网瓶颈问题。
　　
　　为解决新能源并网问题，世界各国进行了多种尝试。汤广福表示，现在看来，柔性直流输电是保证新能源接入的最好方式之一，甚至在很多场合下是唯一选择。
　　
　　已有成功经验证明这一点。1999年6月，瑞典哥特兰岛柔性直流输电工程投入运行。该系统将纳斯风电场的电能送到维斯比市。工程运行经验表明，柔性直流输电与交流输电并联运行很好地解决了三大问题：减弱了功率变化对交流电网造成的压力，使交流电网更易于监测；减少了电压变化对敏感负荷的影响，随着风电功率的增加，电压质量得到明显改善；实现了灵活快速地控制潮流，减少线路损耗，有助于实现调度自动化。
　　
　　在这个设想中的典型区域，柔性直流输电广泛应用于城市供电、风电并网、海上钻井平台供电等领域。
　　
　　柔性直流输电能做什么
　　
　　为什么柔性直流输电能够解决新能源并网问题？
　　
　　贺之渊认为，原因是其可控性较好、运行方式灵活，能够减少系统短路容量，提高电能质量。使用柔性直流输电技术，就仿佛在输送线路中增加了一个“等效电容”，可以在一定程度上确保功率的稳定输送。
　　
　　贺之渊说：“设想有一条大河，自然状态下，水流的流量只受最初的地理环境影响；如果在河道上建了一个水库，人们就可以随意控制下游水流的流量了。柔性直流输电技术相较普通的直流输电技术，就好像在河道上建立了一个水库，使人们更自由地控制输电线路的电流大小和输送状态。”
　　
　　柔性直流输电最突出的技术特点是采用了全控型的电力电子器件IGBT。与采用晶闸管的传统直流输电不同，柔性直流输电的系统反应速度快、可控性较好、运行方式灵活。
　　
　　与常规交、直流输电相比，柔性直流输电能极大地减少系统短路，还能向无源电网供电，是解决大面积区域停电、实现远距离孤立送电（如海上采油平台和海上岛屿等）的有效途径。2003年，美国东北部地区发生大停电事故，电网采用的柔性直流输电系统提供了必要的电压和频率支持，帮助电网系统快速恢复了供电。
　　
　　此外，柔性直流输电还能提高配电网电能质量，消除交流系统中的谐波污染、电压间断以及波形闪变等问题。而谐波污染、电压波形闪变等，恰恰是风电、光伏发电带给电网的一大难题。
　　
　　贺之渊表示，依据当前我国的研究成果，柔性直流输电不但能促进新能源并网，系统本身也是节能环保的。柔性直流输电系统不需要滤波器，模块化程度高、附属设备少，使得设备生产制造周期大为缩减，也更易于移动、安装、调试和维护；系统的换流站体积仅为传统直流的20％，并能实现无人值守；换流站类似普通厂房，没有室外配电装置，对环境景观影响小，可比常规直流节省大量走廊用地；采用地下或海底电缆，电磁干扰小。所有这些，都使得柔性直流输电更绿色、低碳、环保。有关专家估计，到2015年，世界范围内柔性直流输电工程的市场规模将达到千亿元以上。而随着新能源的快速发展和环境保护要求的提高，我国对柔性直流输电技术也表现出强劲的市场需求，预计未来5年国内市场规模在400亿元以上。
　　
　　延伸阅读
　　
　　柔性直流输电与孤岛供电、城市供电
　　
　　柔性直流输电技术主要受到新能源发展带动，但其发挥作用的领域不仅限于新能源并网。据了解，在孤岛供电和城市配网供电领域，柔性直流输电同样有巨大的应用潜力。
　　
　　孤岛供电领域。我国拥有7000余个海岛，孤岛供电对缓解土地资源紧缺，充分利用资源意义重大。柔性直流输电可在保证电力系统稳定的前提下，通过环流技术将不同频率的交流电转化为直流，用于实现两个交流系统的互联；通过对自身电流的快速控制，有效限制互联系统的短路容量。另外，由于直流线路在投资、运行费用、长距离传输等方面具有优势，因此在隔海输电的情况下，技术经济指标往往优于交流输电方案。