摘要：柔性直流输电技术，主要是利用IGBT、IEGT等全控型器件，实现有功功率和无功功率的独立解耦控制，所以，在中小功率规模下，采用柔性直流输电比传统的输电方式更加灵活。另一方面，大城市繁华商业区增容输电线路，由于空间的问题，受到了很大的限制，利用柔性直流输电技术，就可以最大限度的解决这个问题。
关键词：柔性直流输电;技术;电网;应用
1导言
在现有的运行控制技术下，电力负荷的不断增加使得现有的变速器无法满足长距离大容量电能传输的需要。由于环保和科学发展的需要，新建输电线路的建设受到线路走廊短缺的制约。另一方面，虽然我国自然资源丰富，但是分布相对比较集中，对于偏远的地方或者资源匮乏的地方，电力的传输是非常困难的，仅仅依靠传统的高压交流输电技术，是远远无法满足电力需求的，主要还是由于传统电力系统稳定性与可靠性不佳，是系统的一个漏洞，柔性直流输电技术正好可以弥补这个漏洞，在一定程度上提高了系统的稳定性与安全性。
2柔性直流输电概述
柔性直流输电又被称为轻型直流输电（HVDC Light），或新型直流输电（HVDC Plus），是采用电压源换流器的高压直流输电技术。一般来说，不同的企业对他的称呼有着一定的差异，为了对其进行简化、并且统一，同时形成自有知识产权，国家统一将其命名为“柔性直流输电”。跟传统的输电方式相比，柔性直流输电技术的主要特点就是体现孤岛供电、有功功率与无功功率控制等方面。例如孤岛供电，按照传统的供电方式，在岛上必须具备类似于发电机组的电源点，但是柔性直流输电技术则不需要这些，只要有设备启动电源就可以了。另一方面，与交流输电相比，柔性直流输电技术最大的优点就是能够实现长距离輸电、新能源消纳，并且能够在很大程度上控制成本。
3柔性直流技术的特点
3.1技术原理
柔性直流输电指的是基于电压源换流器（VSC）的高压直流输电（HVDC），是一种以电压源型换流器、自关断器件和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型输电技术。与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器（VSC），其最大的特点在于采用了可关断器件（通常为IGBT）和高频调制技术。通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。可实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。
3.2技术特点
一是可独立控制有功功率、无功功率。保持电压恒定，可调节有功潮流;保持有功不变，可调节无功功率。二是潮流反转方便快捷，柔性直流输电系统在潮流反转时，只需改变电流方向，而直流电压极性不变，功率反向时系统不停运。而常规直流输电改变功率方向时需要改变电压极性，而直流电流极性不变，功率反向时，换流站需退出运行，改变控制策略，并且需要对滤波器和无功补偿设备的投切情况进行实时判断。三是事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络。四是输出电压质量高，几乎无谐波，不需要滤波器。
4柔性直流输电的电网应用
4.1风电并网工程
全国新能源飞速发展，特别是风电的开发利用重要性日益体现。我国拥有丰富的风力资源，沿海及内陆地区都具有非常好的开发价值，但通常会受制于地理条件及较为分散的风功率对当地电网的影响，往往由于容量和距离的限制，传统高压直流满足不了经济性要求。柔性直流输电具有不可比拟的优势，风电场通过柔性直流输电并网，可以有效控制风电存在的不稳定性，提高系统的稳定性并改善系统的阻尼特性。柔性直流输电技术可以从两个方面提高风电利用率：一是能够提高风电机组抵御电网故障扰动的能力，减少风电机组停机率;二是能够提高风电机组对风速的适应能力，在更大风速范围内保持发电运行。
4.2非同步电网互联
从目前的工程实践来看，柔性直流可以非常好地应用于非同步电网的互联，独立控制有功无功的输出，灵活控制潮流，增强系统阻尼，满足不同电网间的用电需求，提高系统稳定性，实现跨区电力交易。
4.3向薄弱孤立电网供电
我国西北一些偏远地区，人口稀少，负荷小，远离大电网;部分海上孤岛或海上石油钻井平台负荷，输电距离远，施工困难，通常靠柴油或天然气来发电，价格昂贵。采用传统的交流输电和高压直流输电，技术难度大且经济性差。采取柔性直流输电，可以有效解决这些问题，不仅可以提供高效能源，而且可以保护当地环境，环保效益巨大。
4.4城市中心区的应用
随着城市建设的快速发展，交流输电走廊越来越稀少，造价越来越昂贵，在很多情况下可以说基本就没有走廊了，严重限制了城市发展。在这种情况下，对于将大量电力输入大中型城市来说，提出了新的挑战，原有架空线不能满足电力增容要求。直流电缆比交流架空线所需空间小，容量较交流电缆大，同时，直流并未带来新的短路电流问题，可以快速控制潮流流动，提高电网安全稳定性。因此，采用柔性直流输电向城市中心区直接供电可能成为未来城市发展的最优途径。
4.5改善电能质量
电铁、炼钢等的冲击负荷、不对称负荷、非线性负荷能造成电网电压波动和照明闪变，对电网电能质量产生较大影响，造成较大的经济损失，柔性直流可分别快速控制有功无功，保持电压水平，满足电能质量要求，是改善电网电能质量的有效措施。
5结论
总而言之，柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，它可以有效提高电能质量、减少输电线路电压降，大幅降低线损，同时其自身拥有潮流及电压可控性等技术优势，目前在电网中的应用已显示出巨大的优越性。
参考文献
[1]蔡晖，彭竹弈，祁万春，谢珍建，黄俊辉.背靠背柔性直流输电技术在中心城区电网中的应用研究[J].电力电容器与无功补偿，2021，42（02）：79-84.
[2]蔡晖，王国腾，刘柏良，茆书睿，祁万春，黄俊辉，徐政.柔性直流分区技术在多直流馈入的受端电网中的应用研究[J].电力电容器与无功补偿，2021，42（01）：108-113.
[3]蔡晖，彭竹弈，张文嘉，祁万春，谢珍建，黄俊辉，徐政.柔性直流输电技术在江苏电网的应用研究[J].电力电容器与无功补偿，2019，40（02）：90-94+100.
曾建兴，1982年，高级工程师 主要研究方向：柔性直流输电技术 职创项目：030500KK52210096