開關(guān)電源廠家侃侃而談淺析柔性直流輸電技術(shù)

從技術(shù)上來說,柔性直流輸電是以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術(shù),其采用最先進(jìn)的電壓源型換流器和全控器件,是常規(guī)直流輸電技術(shù)的換代升級。相比于交流輸電和常規(guī)直流輸電,在傳輸能量的同時(shí),還能靈活地調(diào)節(jié)與之相連的交流系統(tǒng)電壓。具有可控性較好、運(yùn)行方式靈活、適用場合多等顯著優(yōu)點(diǎn)。 

  交流并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸 

  目前,使用交流并網(wǎng)是絕大多數(shù)風(fēng)電場并網(wǎng)的選擇。但是風(fēng)電場通過交流并網(wǎng)目前普遍存在一些技術(shù)瓶頸: 

  首先,使用交流并網(wǎng)需要風(fēng)電場和所連接的交流系統(tǒng)必須嚴(yán)格保持頻率同步,而風(fēng)機(jī)對并網(wǎng)處交流母線電壓波動較為敏感,F(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,交流系統(tǒng)電壓波動是風(fēng)機(jī)退網(wǎng)的主要原因之一。 

  其次,在交流系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下,風(fēng)電場的穩(wěn)定運(yùn)行往往需要在母線出線端加裝無功補(bǔ)償裝置,從而提高風(fēng)場的故障穿越能力。但這樣一來加大了風(fēng)電場投資,另外補(bǔ)償裝置對風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)能捕捉及風(fēng)機(jī)控制器本身,都有可能造成不利影響。 

  最后,對于海上風(fēng)電場來說,如果使用交流電纜連接,當(dāng)電纜長度超過一定數(shù)值后,需要很大的感性無功補(bǔ)償裝置,尤其是對于距離岸邊較遠(yuǎn)的風(fēng)電場來說,在線路中間進(jìn)行無功補(bǔ)償幾乎沒有可能。 

  而使用柔性直流輸電電纜理論上沒有距離限制,所以當(dāng)超過一定的等價(jià)距離后,一般大于50~100千米,使用直流并網(wǎng)是最合理的選擇。 

  常規(guī)直流輸電存問題 

  常規(guī)直流需要所連交流系統(tǒng)提供換相電壓,比較容易發(fā)生換相失敗的故障,這對于風(fēng)電場來說大大降低了其安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。 

  常規(guī)直流在傳輸同樣容量的功率時(shí),比交流和柔性直流輸電方案的占地面積要大得多(兩倍以上),因此不適合風(fēng)電場使用。 

  常規(guī)直流在傳輸較小容量時(shí),與交流和柔性直流輸電相比單位造價(jià)較高,因此不適合用于風(fēng)電場并網(wǎng)。 

  對于風(fēng)電場來說,當(dāng)風(fēng)力不夠使得風(fēng)機(jī)從系統(tǒng)中切除后,為給風(fēng)電場處的負(fù)荷供電,系統(tǒng)將有限度地向風(fēng)電場傳輸有功功率,這時(shí)可能需要無功補(bǔ)償來保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。而常規(guī)直流不具備發(fā)出無功的能力,且本身還需要大量的無功補(bǔ)償裝置,這同樣會加大換流站的面積,因此不適合在風(fēng)電場(尤其是海上風(fēng)電場)使用。 

  柔性直流輸電對可再生能源發(fā)展意義重大 

  從柔性直流輸電技術(shù)本身來說,它能夠給風(fēng)電場提供良好的動態(tài)無功支撐,避免風(fēng)電場的無功補(bǔ)償設(shè)備投資;同時(shí)提供優(yōu)異的并網(wǎng)性能,防止風(fēng)電場的電壓波動對交流系統(tǒng)的影響,并同時(shí)改善風(fēng)電場對系統(tǒng)波動的抗干擾能力。由于能夠提供電壓支撐作用,它還能大幅度提升風(fēng)電場在交流系統(tǒng)發(fā)生故障情況下的低電壓穿越能力;另外,由于柔性直流輸電不受距離限制,因此也是國外大型遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電場并網(wǎng)的唯一選擇;谝陨巷@著優(yōu)勢,柔性直流輸電目前已成為國際上公認(rèn)的風(fēng)電場并網(wǎng)的最佳技術(shù)方案。 

  目前柔性直流輸電換流站的單位成本大約為常規(guī)直流輸電的1.5倍左右,但是隨著技術(shù)的改進(jìn)以及工程的大量應(yīng)用,其造價(jià)也在逐漸降低。尤其是當(dāng)傳輸距離較長時(shí),使用柔性直流輸電方案與交流輸電相比其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性就更為優(yōu)越。因此在我國風(fēng)電場(尤其是海上風(fēng)電場)大規(guī)模開發(fā)利用越來越多的情況下,柔性直流輸電技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用,對于滿足我國清潔高效的能源利用的需要,有著顯著的意義。 


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