高壓直流輸電技術大有可為

高壓直流輸電技術大有可為

0力電子技術的發(fā)展自1954年瑞典審計報告世界上第一個大型高壓直接供電工程成立以來，隨著能源電子技術的快速發(fā)展，高壓直接供電技術在長距離能源和電網連接中發(fā)揮了獨特的優(yōu)勢。作為高壓交換和輸送技術的有力補充，它在世界上得到了廣泛的應用。目前有約90個項目。我國幅員遼闊,西電東送、南北互供的電網發(fā)展戰(zhàn)略使高壓直流輸電技術大有用武之地,預計將出現一系列高壓直流輸電工程。1高壓直流輸電系統(tǒng)特點①高壓直流輸電與其相聯(lián)的兩個交流系統(tǒng)的頻率和相位無關。據此可通過直流輸電環(huán)節(jié)連接兩獨立交流系統(tǒng),既能獲取減小熱備用容量等聯(lián)網效益,又可各自保持有功及無功功率平衡等電網管理的獨立性。另外,一電網短路可因直流環(huán)節(jié)的隔離作用而不直接株連另一電網,從而避免全系統(tǒng)大面積停電。故高壓直流輸電很適于電網間的互聯(lián)。②高壓直流輸電只傳送有功功率。故不會增大所聯(lián)交流電網的短路容量,即不增大斷路器遮斷容量,且直流電纜無充電電流,可長距離送電。③高壓直流輸電的傳送功率(包括大小和方向)快速可控。故可方便而精確地嚴格按計劃實時控制所聯(lián)交流電網間的交換功率,且不受兩端交流電網運行工況的影響,特別適合于所聯(lián)兩電網間按協(xié)議送電。還可通過快速準確地控制直流功率來有效提高所聯(lián)交流電網或所并聯(lián)交流線路的穩(wěn)定性。④高壓直流輸電線路經濟。因單、雙極直流輸電分別只需一、二根導線(相當于一、二回交流線路),故直流輸電線路所需線路走廊寬度小,線材、金具、塔材都少,塔輕使塔基工程量也小。輸電距離較遠時,直流線路節(jié)省的費用將大于直流換流設備多花的費用,線路越長,節(jié)省越多。因而高壓直流輸電特別適用于長距離大容量輸電。2開發(fā)西電東送有利于促進我國區(qū)域經濟發(fā)展我國已探明的煤炭儲量82%集中在西部地區(qū),可開發(fā)的水電資源67.5%集中在西南地區(qū),而到2020年的電力消費75%將集中在中、東部和南部沿海地區(qū)。這種一次能源分布與負荷中心的不平衡,決定了我國資源優(yōu)化配置的基本選擇是長距離西電東送。它對東部而言,可得到廉價的清潔能源,彌補其電力不足,減輕對環(huán)境的污染,節(jié)省寶貴的土地資源;對西部而言,可通過開發(fā)水電、坑口火電,向外輸出電力,既可增加就業(yè),積累資金,提高居民收入,又可利用豐富廉價的電力發(fā)展高耗能工業(yè),從而帶動西部地區(qū)經濟發(fā)展,促進其資源優(yōu)勢向經濟優(yōu)勢轉化;此外,對國內制造業(yè)也有巨大的促進作用。故西電東送是我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重要組成部分。另外,隨著地區(qū)經濟的發(fā)展,我國已自然形成了東北、華北、西北、華中、華東、南方及一些省區(qū)的區(qū)域電網。合理地互聯(lián)這些電網可取得良好的水火互補、錯峰填谷、減少備用容量、事故支援等經濟效益,并減小大面積停電的幾率,便于電網各自管理,故高壓直流輸電(包括直流背靠背)十分適于聯(lián)網。3我國直流輸電工程的分布高壓直流輸電技術主要應用于長距離大容量架空輸電、電網互聯(lián)、長距離海底電纜輸電等場合,而近期開發(fā)的“輕型直流輸電系統(tǒng)”可用于一些小容量、短距離的輸電場合。目前世界上五大洲都分布有高壓直流輸電工程,且集中于北美和西歐等經濟發(fā)達地區(qū)。直流電壓最高±600kV(巴西的伊泰普直流輸電工程),送電距離最長1700km(南非的英加—沙巴直流輸電工程),直流電流最大3kA(我國的三常、三廣、貴廣直流輸電工程)。隨著經濟發(fā)展地域移向亞洲,我國及周邊地區(qū)的直流輸電工程越來越多。其中同為發(fā)展中國家的印度具有五大區(qū)域電網,正用高壓直流輸電實現電網互聯(lián)(包括背靠背換流站聯(lián)網),且已投運3條長距離大容量架空直流輸電線路。4高壓直流輸電線路上世紀80年代建成浙江穿山半島至舟山島的100kV直流海底電纜送電實驗工程,額定輸電容量50MW,輸送距離13.5km。1990年湖北葛洲壩至上海的葛南雙極直流輸電線路投運,額定容量1.2GW,額定電壓±500kV,送電距離1045km。它既是我國第1條長距離大容量高壓直流輸電線路,又是區(qū)域電網直流互聯(lián)工程。中國電力從此進入交直流混合輸電的時代。2001年6月廣西天生橋至廣東北郊的天廣雙極直流輸電線路投運,額定容量1.8GW,額定電壓±500kV,送電距離960km,這是我國第2條長距離大容量高壓直流輸電線路。2002年上海寶鋼需要的上海蘆潮港至嵊泗島的直流海底電纜輸電工程投產,額定容量60MW,額定電壓±50kV,其換流站均用國產設備。為將三峽電力東送華東地區(qū),計劃建兩條高壓直流輸電線路。第1條從三峽左岸至江蘇常州,已于2003年5月投產,額定容量3GW,額定電壓±500kV,送電距離970km。第2條從三峽右岸至上海地區(qū),目前正處于換流站設備招投標階段,計劃于2007年投運,額定容量3GW,額定電壓±500kV,送電距離1000km。屆時包括葛南線在內,將通過3條高壓直流輸電線路西電東送7.2GW。十五期間需向廣東地區(qū)輸送10GW的電力,其中7.8GW計劃由3條直流線路輸送,第1條為已投運的天廣雙極直流輸電線路;第2條從湖北荊州至廣東惠州,2004年5月投運,額定容量3GW,額定電壓±500kV,送電距離975km;第3條從貴州安順至廣東肇慶(貴廣一回),2004年6月單極投運,計劃2004年4季度雙極投運,額定容量3GW,額定電壓±500kV,送電距離940km。此外,貴廣二回高壓直流工程(3GW)也即將進入換流站設備招投標階段,計劃于2007年投運。聯(lián)接西北與華中電網的靈寶背靠背直流換流站(位于河南省靈寶縣)是我國第1個區(qū)域電網背靠背直流聯(lián)網工程,已進入設備制造階段,計劃2005年投產,傳輸容量360MW,直流電流3kA,西北側交流電壓330kV,華中側交流電壓220kV。值得一提的是,此換流電由國內自主成套設計,采用引進了國際先進技術的國產設備,包括換流閥、換流變壓器、直流平波電抗器、直流控制保護設備等。為確保三峽電力外送,已運行十多年的葛南直流線直流控制保護系統(tǒng)的更新改造工程已經啟動,計劃于2005年6月竣工。我國規(guī)劃2020年前興建一系列高壓直流輸電工程,如:①小灣—廣東,思茅—廣東,上虎跳—廣東,景洪—泰國;②西洛渡—華東1,西洛渡—華東2,向家壩—華東,錦屏—華東;③西洛渡—華中,向家壩—華中,華中—華北背靠背;④寧夏—山東,甘肅—華北,三峽地下電站—華北,寶雞—德陽。上述工程輸電距離多為1000~2000km,輸電容量≥3GW,為降低輸電損耗,其直流電壓宜于≥600kV。因此,我國高壓直流輸電技術無論是輸電容量或是直流電壓水平都將超過現有國際水平。5高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)展的歷史高壓直流輸電在我國長距離大