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[摘 要]随着科技的不断发展和经济社会发展的需要，电力系统不断发展，相关技术不断得到突破。发展至今年，我国电力系统已经进入了交直流互补的时代。由于直流输电技术的发展日新月异及其在跨区域大电网发展中所体现出来的优越特性，使直流输电技术在中国获得了很大的发展空间，并取得了重大成就。本文将简要探讨高压直流输电在我国的发展现状、优缺点以及未来的发展趋势。
[关键词]高压直流输电 交流电 换流站
中图分类号：TM721.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0147-01
引言
高压直流输电（HVDC）是指利用直流电特有的无感抗、无同步问题等优点而采用的大功率远距离的直流输电。其原理是将电能从三相交流电网的一点导出，在换流站转换成直流，通过架空线或电缆传送到接受点，直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流电网。直流输电的额定功率通常大于100兆瓦，许多在1000-3000兆瓦之间。电能在这一过程中可以实现电能等级和方向的精确控制，降低损耗、节约成本，实现电能的经济传输。因此，世界各国研究人员从上世纪五十年代开始便致力于高压直流输电的研究，并很快取得突破性进展，终于于1954年瑞典成功完成了世界上第一条高压输电线路的铺设。
一、高压直流输电技术的发展概况
二战后的世界各国都处于百废待兴时期，电力系统作为支撑国民经济发展的基础性工程，相关的电力技术都被广泛研究与发展。高压直流输电技术就是在这一背景下发展起来的。这一技术从二十世纪五十年代开始发展并应用，发展至今，通过不断的研究与实践，已经取得了突破性进展，为电力系统和国家的经济社会发展做出了重大贡献。作为电力传输的重要手段，高压直流输电与交流输电相互配合，共同构成现代电力传输系统。其发展可大致分为三个阶段：
试验阶段：1954年以前。由于50年代初交流系统高压输电处于发展的黄金时代，加上当时技术水平的限制，直流输电发展缓慢且不受重视。
发展阶段：1954年至1972年。1954年瑞典建成世界上第一条工业直流输电线路，标志着直流输电进入实用阶段。在这一阶段，直流输电设备的制造技术、施工质量、运行水平都有了很大的提高。直流输电技术应用到水下输电，不同额定频率交流系统互连，远距离大功率输电等多个方面。
快速发展阶段：1972年至今。1972年晶闸管阀换流器第一次在工程中应用，取代了汞弧阀，使直流输电技术提高了一大步。直流输电技术得到了普遍的重视。
二、我国高压直流输电技术的发展
我国由于战后国民经济发展方向等原因，对高压直流输电这一技术的发展比较晚，于二十世纪六十年代开始起步，中间还因各种原因中断过一段时间。但随着国民经济的不断发展以及国际大环境的影响，我国高压直流输电技术于七十年代开始步入正轨并迅速发展，1977年在上海建成并投运了我国第一条31kV，4.65MW，地下电缆长8.6km的直流输电试验线路，标志着我国高压直流输电技术迈出了关键一步。1987年，在浙江舟山投运了±1O0kV，100MW，全长54km的高压直流工程，这是我国第一条自行设计、施工、全部设备国产化的线路，是我国高压直流输电技术的里程碑式的进步。之后，我国陆续建设并投运了葛洲坝至上海、天生桥至广州等几条高压线路，积累了丰富的实践经验，技术发展也取得了不断进步。2020年前我国计划建设的直流输电工程有：
（1）漫湾、糯扎渡送广东的3000MW工程；
（2）溪落渡、向家坝向华中、华东送电16000MW；
（3）西南水电送江西、福建的3000MW项目；
（4）广东与海南用宜流电缆联网，输送容量为1000MW。
三、高压直流输电的优缺点
直流输电作为当今社会重要的输电方式之一，是最早被应用的输电手段。应用之初由于技术水平落后、缺点凸显，逐渐被后来逐渐发展起来的交流电技术取代，并且随着交流发电机、变压器和感应电动机等的发明与应用，使得交流电的发电、变压、输送、分配及使用都变得更为方便、经济和安全可靠，导致交流电几乎完全替代了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。但是随着电网的不断建设，交流电的不足在远距离电缆建设中的不足又显现出来，并且直流电被人们不断研究与突破，正好弥补了这一不足，逐渐被研究并应用，形成了当今电网交直流互补的状态。直流输电从兴到衰再到兴，证明了其在国家电网建设中不可取代的作用。因此，较交流电而言，其优点有：
1.适合远距离输电。高压交流输电在远距离输电过程中，由于单位长度分布的电容较大，易导致输电线路超负荷，因此为避免这一现象其输送的交流容量往往低于自然功率。同时，在交流电输送过程中其中间或末端因电容效应会使电压升高，需接入并联电抗器补偿，以确保其正常运行。而直流输电可有效避免这一缺陷。
2.线路建设費用低。对于常见的三相交流电，在架空线路中，需要三根导线来连接，架设复杂、耗材多，二单级直流输电则只需两根导线，当用大地或海水作回路时，仅需一根导线，架空线的杆塔载荷小，线路所需走廊较窄，架设相对简单，耗材小。
3.不受同步运行限制。由于交流输电中存在电容抗等问题，使得经过传输的电流在线路两端的差异较大，而电力系统中的所有发电机都要保持同步运行，为此又要通过增设串补、静补、调相机和开关站等来弥补，增加了输电成本。而直流输电由于不存在容抗问题，且与系统的频率、相位无关，可以直接连接两个频率不相同的交流系统，且可远距离传输，相比较而言更为经济、便捷。
4.调节快速、运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能容易的快速调整有功功率和实现“潮流翻转”，这样不仅在正常运行时能保证稳定的输出，而且在事故情况下，可以由正常的交流系统向另一端事故系统进行紧急支援，从而提高系统的稳定性：或者在交直流线路并列运行时，当交流线因扰动引起输送功率变换时，可迅速调节直流输电的功率，以抵消交流输电系统因扰动引起的功率变换量，从而提高系统运行的可靠性。
上述是对直流输电主要优点的概括，在这些优点给我们带来便捷的同时，不可避免的也会出现一些缺点，缺点主要是设备众多、结构复杂、造价高。由于高压直流输电在输电过程中的首端和末端都要经过换流站的转化把交流电先变成直流电再变成交流电，因此，换流站是必不可少的，但是换流站的设备造价很高，且结构复杂。同时，换流站在工作过程中很容易产生大量谐波，若处理不当，流入交流系统的谐波会对交流电网的运行造成一系列重大影响，因此，又需要设置大量、成组的滤波器来消除谐波，导致成本上升。除此之外，高压直流输电还存在无功补偿、接地极问题及断路器问题等一系列需要解决的问题。
结论
从上述优缺点可以看出，虽然高压直流输电系统以其特有的优势而被广泛应用，但是在实际应用过程中仍有一部分技术难题需要突破。相信随着这一技术的优势不断显现，其技术难题也会得到不断突破，高压直流输电技术也会被更为广泛的应用。
参考文献
[1] 李立浧.特高压直流输电技术和工程应用[J]；变流技术与电力牵引；2006年02期.
[2] 刘国友；黄建伟；舒丽辉；李世平；邹冰艳；王大江；；6英寸晶闸管的研究开发与特性控制[J]；变流技术与电力牵引；2007年06期.
[3] 郑云海，李兴源；基于模态级数法的交直流系统的非线性模式交互作用分析[J]；电工电能新技术；2005年03期.
[关键词]高压直流输电 交流电 换流站
中图分类号：TM721.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0147-01
引言
高压直流输电（HVDC）是指利用直流电特有的无感抗、无同步问题等优点而采用的大功率远距离的直流输电。其原理是将电能从三相交流电网的一点导出，在换流站转换成直流，通过架空线或电缆传送到接受点，直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流电网。直流输电的额定功率通常大于100兆瓦，许多在1000-3000兆瓦之间。电能在这一过程中可以实现电能等级和方向的精确控制，降低损耗、节约成本，实现电能的经济传输。因此，世界各国研究人员从上世纪五十年代开始便致力于高压直流输电的研究，并很快取得突破性进展，终于于1954年瑞典成功完成了世界上第一条高压输电线路的铺设。
一、高压直流输电技术的发展概况
二战后的世界各国都处于百废待兴时期，电力系统作为支撑国民经济发展的基础性工程，相关的电力技术都被广泛研究与发展。高压直流输电技术就是在这一背景下发展起来的。这一技术从二十世纪五十年代开始发展并应用，发展至今，通过不断的研究与实践，已经取得了突破性进展，为电力系统和国家的经济社会发展做出了重大贡献。作为电力传输的重要手段，高压直流输电与交流输电相互配合，共同构成现代电力传输系统。其发展可大致分为三个阶段：
试验阶段：1954年以前。由于50年代初交流系统高压输电处于发展的黄金时代，加上当时技术水平的限制，直流输电发展缓慢且不受重视。
发展阶段：1954年至1972年。1954年瑞典建成世界上第一条工业直流输电线路，标志着直流输电进入实用阶段。在这一阶段，直流输电设备的制造技术、施工质量、运行水平都有了很大的提高。直流输电技术应用到水下输电，不同额定频率交流系统互连，远距离大功率输电等多个方面。
快速发展阶段：1972年至今。1972年晶闸管阀换流器第一次在工程中应用，取代了汞弧阀，使直流输电技术提高了一大步。直流输电技术得到了普遍的重视。
二、我国高压直流输电技术的发展
我国由于战后国民经济发展方向等原因，对高压直流输电这一技术的发展比较晚，于二十世纪六十年代开始起步，中间还因各种原因中断过一段时间。但随着国民经济的不断发展以及国际大环境的影响，我国高压直流输电技术于七十年代开始步入正轨并迅速发展，1977年在上海建成并投运了我国第一条31kV，4.65MW，地下电缆长8.6km的直流输电试验线路，标志着我国高压直流输电技术迈出了关键一步。1987年，在浙江舟山投运了±1O0kV，100MW，全长54km的高压直流工程，这是我国第一条自行设计、施工、全部设备国产化的线路，是我国高压直流输电技术的里程碑式的进步。之后，我国陆续建设并投运了葛洲坝至上海、天生桥至广州等几条高压线路，积累了丰富的实践经验，技术发展也取得了不断进步。2020年前我国计划建设的直流输电工程有：
（1）漫湾、糯扎渡送广东的3000MW工程；
（2）溪落渡、向家坝向华中、华东送电16000MW；
（3）西南水电送江西、福建的3000MW项目；
（4）广东与海南用宜流电缆联网，输送容量为1000MW。
三、高压直流输电的优缺点
直流输电作为当今社会重要的输电方式之一，是最早被应用的输电手段。应用之初由于技术水平落后、缺点凸显，逐渐被后来逐渐发展起来的交流电技术取代，并且随着交流发电机、变压器和感应电动机等的发明与应用，使得交流电的发电、变压、输送、分配及使用都变得更为方便、经济和安全可靠，导致交流电几乎完全替代了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。但是随着电网的不断建设，交流电的不足在远距离电缆建设中的不足又显现出来，并且直流电被人们不断研究与突破，正好弥补了这一不足，逐渐被研究并应用，形成了当今电网交直流互补的状态。直流输电从兴到衰再到兴，证明了其在国家电网建设中不可取代的作用。因此，较交流电而言，其优点有：
1.适合远距离输电。高压交流输电在远距离输电过程中，由于单位长度分布的电容较大，易导致输电线路超负荷，因此为避免这一现象其输送的交流容量往往低于自然功率。同时，在交流电输送过程中其中间或末端因电容效应会使电压升高，需接入并联电抗器补偿，以确保其正常运行。而直流输电可有效避免这一缺陷。
2.线路建设費用低。对于常见的三相交流电，在架空线路中，需要三根导线来连接，架设复杂、耗材多，二单级直流输电则只需两根导线，当用大地或海水作回路时，仅需一根导线，架空线的杆塔载荷小，线路所需走廊较窄，架设相对简单，耗材小。
3.不受同步运行限制。由于交流输电中存在电容抗等问题，使得经过传输的电流在线路两端的差异较大，而电力系统中的所有发电机都要保持同步运行，为此又要通过增设串补、静补、调相机和开关站等来弥补，增加了输电成本。而直流输电由于不存在容抗问题，且与系统的频率、相位无关，可以直接连接两个频率不相同的交流系统，且可远距离传输，相比较而言更为经济、便捷。
4.调节快速、运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能容易的快速调整有功功率和实现“潮流翻转”，这样不仅在正常运行时能保证稳定的输出，而且在事故情况下，可以由正常的交流系统向另一端事故系统进行紧急支援，从而提高系统的稳定性：或者在交直流线路并列运行时，当交流线因扰动引起输送功率变换时，可迅速调节直流输电的功率，以抵消交流输电系统因扰动引起的功率变换量，从而提高系统运行的可靠性。
上述是对直流输电主要优点的概括，在这些优点给我们带来便捷的同时，不可避免的也会出现一些缺点，缺点主要是设备众多、结构复杂、造价高。由于高压直流输电在输电过程中的首端和末端都要经过换流站的转化把交流电先变成直流电再变成交流电，因此，换流站是必不可少的，但是换流站的设备造价很高，且结构复杂。同时，换流站在工作过程中很容易产生大量谐波，若处理不当，流入交流系统的谐波会对交流电网的运行造成一系列重大影响，因此，又需要设置大量、成组的滤波器来消除谐波，导致成本上升。除此之外，高压直流输电还存在无功补偿、接地极问题及断路器问题等一系列需要解决的问题。
结论
从上述优缺点可以看出，虽然高压直流输电系统以其特有的优势而被广泛应用，但是在实际应用过程中仍有一部分技术难题需要突破。相信随着这一技术的优势不断显现，其技术难题也会得到不断突破，高压直流输电技术也会被更为广泛的应用。
参考文献
[1] 李立浧.特高压直流输电技术和工程应用[J]；变流技术与电力牵引；2006年02期.
[2] 刘国友；黄建伟；舒丽辉；李世平；邹冰艳；王大江；；6英寸晶闸管的研究开发与特性控制[J]；变流技术与电力牵引；2007年06期.
[3] 郑云海，李兴源；基于模态级数法的交直流系统的非线性模式交互作用分析[J]；电工电能新技术；2005年03期.