摘要：隨著我國(guó)對(duì)配電網(wǎng)改造升級(jí)的持續(xù)進(jìn)行，多種先進(jìn)的裝備技術(shù)被多方應(yīng)用。相對(duì)于在配電網(wǎng)繼電保護(hù)、安全控制、系統(tǒng)通訊等二次系統(tǒng)方面裝備技術(shù)的飛速發(fā)展，一次系統(tǒng)的技術(shù)與裝備的發(fā)展陷入一定的瓶頸。柔性配電技術(shù)自20世紀(jì)90年代被提出以來(lái)在我國(guó)技術(shù)研發(fā)一直較為緩慢，直到近年相關(guān)技術(shù)設(shè)備的研發(fā)突破，技術(shù)水平現(xiàn)已處于世界前列，將進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)智能配電技術(shù)的發(fā)展和完善。

柔性直流技術(shù)原理

柔性直流輸配電技術(shù)(VSC-HVDC)是上世紀(jì)九十年代由ABB公司研發(fā)的一種通過(guò)電壓源換流器(VSC)技術(shù)為核心，輔助以IGBT等硬件，通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)進(jìn)行控制。主要由換流站和直流電線組成。換流站是電壓源換流站，使電流在直流和交流之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把交流電轉(zhuǎn)換成直流電在電線中進(jìn)行傳輸。

同時(shí)由于采用全控型器件組成的電壓源換流器，可以隨意開通和關(guān)斷，這樣可以使得VSC在一個(gè)周波內(nèi)可以換相多次，再利用PWM來(lái)控制閥的觸發(fā)來(lái)調(diào)制VSC輸出的電壓和電流以獲得近似正弦波的輸出，同時(shí)進(jìn)行功率因數(shù)控制。

圖1 VSC-HVDC原理圖

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柔性配電具有靈活安全等技術(shù)優(yōu)勢(shì) 將是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略選擇

柔性直流配電技術(shù)的應(yīng)用將做到對(duì)高壓直流電進(jìn)行較高程度的可控，柔性直流輸電技術(shù)的特點(diǎn)是反應(yīng)快速、安全性高、支持電網(wǎng)靈活調(diào)度等，還進(jìn)一步適用于新型能源的并網(wǎng)、城市配電網(wǎng)的增容改造、孤島供電等，同時(shí)柔性直流輸電技術(shù)在供電能力方面的應(yīng)用在實(shí)際中比較容易實(shí)現(xiàn)，能進(jìn)一步改變整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)展格局。

未來(lái)柔性直流輸電技術(shù)還將通過(guò)進(jìn)一步的研究和試點(diǎn)，推進(jìn)技術(shù)在大規(guī)模新型能源接入電網(wǎng)系統(tǒng)、提高一定范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)供電的安全性、舒緩用電壓力較大區(qū)域的電網(wǎng)運(yùn)行等更多方面得到應(yīng)用。

現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)柔性直流的關(guān)鍵技術(shù)是電壓源換流器(VSC)技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)。VSC技術(shù)已經(jīng)進(jìn)一步替代了傳統(tǒng)的高壓直流輸電PCC技術(shù)，VSC技術(shù)相較于PCC技術(shù)更加的簡(jiǎn)單快捷，而且更具可靠性。

同時(shí)VSC使用IGBT器件，能夠在一定頻次實(shí)現(xiàn)多次開斷功能，能夠使得PWM技術(shù)可以在柔性配電方面的應(yīng)用。PWM控制方式就是控制IGBT等分?jǐn)嗥鞯耐〝?，將電流分化成一整套波?dòng)振幅相似波長(zhǎng)不等的脈沖從輸出端輸出，用這些脈沖來(lái)替代需要的波形，通過(guò)兩側(cè)直流電壓的切換產(chǎn)生交流電壓，并通過(guò)交流低通濾波器從高頻脈沖調(diào)制電壓中得到期望的基波電壓，最終能夠?qū)⒔涣鬏敵鲭妷旱南辔慌c幅值隨時(shí)的在一瞬間進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)有功與無(wú)功的獨(dú)立調(diào)節(jié)。這種技術(shù)的應(yīng)用使得柔性配電與傳統(tǒng)直流配電相比電路更加簡(jiǎn)化，將進(jìn)一步縮小設(shè)備的占地面積。

我國(guó)柔性配電技術(shù)后來(lái)居上 打破國(guó)外技術(shù)壟斷

柔性直流配電技術(shù)在配電領(lǐng)域作為一項(xiàng)比較新的技術(shù)，除我國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)公司外，國(guó)外企業(yè)僅有ABB和西門子兩家公司能夠運(yùn)用技術(shù)完成工程應(yīng)用。目前的工程應(yīng)用實(shí)例較少，柔性直流配電技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目中主要以風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)以及交流電網(wǎng)的互聯(lián)為主。

表1 柔性直流配電技術(shù)工程項(xiàng)目

(資料來(lái)源：公開信息整理)

我國(guó)自2006年開始立項(xiàng)進(jìn)行柔性配電技術(shù)相關(guān)研究，近年來(lái)研究有所突破，在柔性直流配電技術(shù)中的部分技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到世界頂尖。

2011年7月，國(guó)家電網(wǎng)公司完成亞洲第一個(gè)柔性直流配電工程——上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程的建設(shè)并正式投入運(yùn)行。這是我國(guó)首條完全擁有自主產(chǎn)權(quán)、且技術(shù)達(dá)到世界頂尖的柔性配電技術(shù)應(yīng)用工程，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)向世界前列水平邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。國(guó)家電網(wǎng)也成為ABB和西門子后世界第三家有能力建設(shè)柔性直流配電技術(shù)工程的企業(yè)。

2014年7月，浙江舟山±200千伏五端柔性直流科技示范工程正式投運(yùn)，這是世界首個(gè)五端柔性直流輸電工程，我國(guó)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)走在前列。

2015年6月，國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布公告稱公司的智能電網(wǎng)研究部門研制的電壓源換流設(shè)備試驗(yàn)成功且運(yùn)行良好，這款研制的基于壓接型絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的串聯(lián)型電壓源換流閥設(shè)備可以在±10KV的電壓下，進(jìn)行每秒1050次的開斷。至此，國(guó)網(wǎng)研究院成為全球第二家掌握柔性直流配電技術(shù)核心設(shè)備相關(guān)技術(shù)的機(jī)構(gòu)，成功打破了國(guó)外企業(yè)ABB在串聯(lián)型換流器技術(shù)的獨(dú)家壟斷，同時(shí)國(guó)網(wǎng)研究院還成為世界第一家全面掌握MMC型和串聯(lián)型換流器關(guān)鍵技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)。

此外，2018年9月，貴州電網(wǎng)牽頭的我國(guó)首個(gè)中壓五端柔性直流配電示范工程也投入試運(yùn)行，未來(lái)我國(guó)在柔性配電技術(shù)方面的應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

目前，全球各國(guó)對(duì)柔性配電技術(shù)開始進(jìn)一步重視，未來(lái)柔性配電技術(shù)將在新型能源與智能電網(wǎng)發(fā)揮巨大作用，相關(guān)技術(shù)工程將會(huì)快速增長(zhǎng)。未來(lái)我國(guó)將繼續(xù)對(duì)該技術(shù)的研究不僅能夠推動(dòng)國(guó)家配電網(wǎng)智能化戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)，還能獲得更多的技術(shù)儲(chǔ)備與技術(shù)支持，進(jìn)一步提升我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力。

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