我所了解的高压直流输电
自1954 年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投运以来,高压直流输电技术已随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展,它在长距离输电、电网互联等方面有独特优点,已作为高压交流输电技术的有力补充而在全世界广泛应用,目前其工程约90个。

我国幅员辽阔,西电东送、南北互供的电网发展战略使高压直流输电技术大有用武之地,预计将出现一系列高压直流输电工程。

1 高压直流输电相对于交流输电的特点
①高压直流输电与其相联的两个交流系统的频率和相位无关。

据此可通过直流输电环节连接两独立交流系统,既能获取减小热备用容量等联网效益,又可各自保持有功及无功功率平衡等电网管理的独立性。

另外,一电网短路可因直流环节的隔离作用而不直接株连另一电网,从而避免全系统大面积停电。

故高压直流输电很适于电网间的互联。

②高压直流输电只传送有功功率。

故不会增大所联交流电网的短路容量,即不增大断路器遮断容量,且直流电缆无充电电流,可长距离送电。

③高压直流输电的传送功率(包括大小和方向)快速可控。

故可方便而精确地严格按计划实时控制所联交流电网间的交换功率,且不受两端交流电网运行工况的影响,特别适合于所联两电网间按协议送电。

还可通过快速准确地控制直流功率来有效提高所联交流电网或所并联交流线路的稳定性。

④高压直流输电线路经济。

因单、双极直流输电分别只需一、二根导线(相当于一、二回交流线路) ,故直流输电线路所需线路走廊宽度小,线材、金具、塔材都少,塔轻使塔基工程量也小。

输电距离较远时,直流线路节省的费用将大于直流换流设备多花的费用,线路越长,节省越多。

因而高压直流输电特别适用于长距离大容量输电。

2 我国电网发展的形势
我国已探明的煤炭储量82 %集中在西部地区,可开发的水电资源67.5 %集中在西南地区,而到2020 年的电力消费75 %将集中在中、东部和南部沿海地区。

这种一次能源分布与负荷中心的不平衡,决定了我国资源优化配置的基本选择是长距离西电东送。

它对东部而言,可得到廉价的清洁能源,弥补其电力不足,减轻对环境的污染,节省宝贵的土地资源;对西部而言,可通过开发水电、坑口火电,向外输出电力,既可增加就业,积累资金,提高居民收入,又可利用丰富廉价的电力发展高耗能工业,从而带动西部地区经济发展,促进其资源优势向经济优势转化;此外,对国内制造业也有巨大的促进作用。

故西电东送是我国西部大开发战略的重要组成部分。

另外,随着地区经济的发展,我国已自然形成了东北、华北、西北、华中、华东、南方及一些省区的区域电网。

合理地互联这些电网可取得良好的水火互补、错峰填谷、减少备用容量、事故支援等经济效益,并减小大面积停电的几率,便于电网各自管理,故高压直流输电(包括直流背靠背)十分适于联网。

3 高压直流输电技术的应用
高压直流输电技术主要应用于长距离大容量架空输电、电网互联、长距离海底电缆输电等场合,而近期开发的“轻型直流输电系统”可用于一些小容量、短距离的输电场合。

目前世界上五大洲都分布有高压直流输电工程,且集中于北美和西欧等经济发达地区。

直流电压最高±600 kV(巴西的伊泰普直流输电工程) ,送电距离最长1 700 km(南非的英加—沙巴直流输电工程) ,直流电流最大3 kA(我国的三常、三广、贵广直流输电工程)。

随着经济发展地域移向亚洲,我国及周边地区的直流输电工程越来越多。

其中同为发展中国家的印度具有五大区域电网,正用高压直流输电实现电网互联(包括背靠背换流站联网),且已投运 3 条长距离大容量架空直流输电线路。

4 我国的高压直流输电工程
上世纪80年代建成浙江穿山半岛至舟山岛的100 kV 直流海底电缆送电实验工程,额定输电容量50 MW,输送距离1315 km。

1990年湖北葛洲坝至上海的葛南双极直流输电线路投运,额定容量 1. 2GW,额定电压±500kV,送电距离 1 045 km。

它既是我国第1 条长距离大容量高压直流输电线路,又是区域电网直流互联工程。

中国电力从此进入交直流混合输电的时代。

2001年 6 月广西天生桥至广东北郊的天广双极直流输电线路投运,额定容量1. 8 GW ,额定电压±500 kV ,送电距离960 km ,这是我国第 2 条长距离大容量高压直流输电线路。

2002年上海宝钢需要的上海芦潮港至嵊泗岛的直流海底电缆输电工程投产,额定容量60 MW ,额定电压±50 kV ,其换流站均用国产设备。

为将三峡电力东送华东地区,计划建两条高压直流输电线路。

第1 条从三峡左岸至江苏常州,已于2003 年 5 月投产,额定容量3 GW ,额定电压±500 kV ,送电距离970 km。

第2条从三峡右岸至上海地区,目前正处于换流站设备招投标阶段,计划于2007 年投运,额定容量3GW ,额定电压±500 kV,送电距离1 000 km。

届时包括葛南线在内,将通过3 条高压直流输电线路西电东送712 GW。

十五期间需向广东地区输送10 GW的电力,其中718GW计划由3 条直流线路输送,第1条为已投运的天广双极直流输电线路;第 2 条从湖北荆州至广东惠州,2004 年 5 月投运,额定容量3 GW ,额定电压±500 kV,送电距离975 km ;第 3 条从贵州安顺至广东肇庆(贵广一回),2004 年 6 月单极投运,计划2004 年 4 季度双极投运,额定容量3 G ,额定电压±500 k ,送电距离940 km。

此外,贵广二回高压直流工程(3 GW)也即将进入换流站设备招投标阶段,计划于2007 年投运。

联接西北与华中电网的灵宝背靠背直流换流站(位于河南省灵宝县)是我国第1个区域电网背靠背直流联网工程,已进入设备制造阶段,计划2005年投产,传输容量360 MW ,直流电流3 kA ,西北侧交流电压330 kV ,华中侧交流电压220 kV。

值得一提的是,此换流电由国内自主成套设计,采用引进了国际先进技术的国产设备,包括换流阀、换流变压器、直流平波电抗器、直流控制保护设备等。

为确保三峡电力外送,已运行十多年的葛南直流线直流控制保护系统的更新改造工程已经启
动,计划于2005年6月竣工。

我国规划2020 年前兴建一系列高压直流输电工程,如:①小湾—广东,思茅—广东,上虎跳—广东,景洪—泰国; ②西洛渡—华东 1 ,西洛渡—华东2 ,向家坝—华东,锦屏—华东; ③西洛渡—华中,向家坝—华中,华中—华北背靠背; ④宁夏—山东,上述工程输电距离多为 1 000～2 000 km ,输电容量≥3 GW ,为降低输电损耗,其直流电压宜于≥600 kV。

因此,我国高压直流输电技术无论是输电容量或是直流电压水平都将超过现有国际水平。

5结束语
高压直流输电在我国长距离大容量输电和电网互联中必将发挥重要作用,其机遇与挑战并存: ①我国长距离大容量西电东送战略及各区域电网互联的历史阶段为高压直流输电提供了发展机遇; ②我国规划中的高压直流输电工程(距离达2 000 km、每回输电容量≥3 GW、直流电压≥±600 kV)对高压直流输电技术特别是其设备国产化提出了挑战。

这次对高压直流输电学习，增加了我对它认识，又学会了运用网络检索相关文献资料的能力。