中國儲能網(wǎng)訊：2025年的最后一天，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關于促進電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》，提出面向“沙戈荒”、水風光、高海拔、深遠海等應用場景，攻關大容量柔性直流、新能源孤島送出、低頻輸電等關鍵技術。
當前，可再生能源在全球發(fā)電量中的占比已超過40%，高比例可再生能源的消納和外送成為電網(wǎng)系統(tǒng)的重大課題，柔性直流輸電作為新一代電網(wǎng)技術，在高比例可再生能源系統(tǒng)情景下已成為不可或缺的技術手段。
新一代電網(wǎng)技術應運而生
據(jù)中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席科學家饒宏介紹，柔性直流輸電是新一代的直流輸電技術，相關概念自1990年提出，距今已有30多年的發(fā)展歷史。
柔性直流輸電可以說是隨著可再生能源崛起而迅速發(fā)展起來的新型電網(wǎng)技術。可再生能源具有間歇性、波動性等固有特點，且在其早期發(fā)展階段中，大部分項目規(guī)模偏小、遠離負荷，其并網(wǎng)和輸送存在一定挑戰(zhàn)。為解決這些問題，20世紀90年代后期，一種新的直流輸電技術應運而生，其技術原理以電壓源換流器（VSC）及可關斷器件為核心，能夠獨立控制輸出電壓的幅值、頻率和相位三大特征量。
傳統(tǒng)直流輸電在輸電過程中，為保持送受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，需要加電容器或調(diào)相機等進行無功補償。相較于傳統(tǒng)直流輸電，柔性直流輸電可以通過采用IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的電壓源換流器自主調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值和相位，自由調(diào)控換流器與電網(wǎng)交換的有功功率和無功功率，不需要無功補償裝置，對平衡電網(wǎng)無功、控制潮流、抑制沖擊、穩(wěn)定電網(wǎng)和提高電網(wǎng)傳輸能力等具有顯著效用。
一般認為，ABB公司1997年在瑞士赫爾斯揚完成的使用電壓源換流器的直流輸電試驗是世界首次柔性直流輸電工業(yè)試驗，開啟了該技術在全球范圍內(nèi)的試驗與應用新篇章；1999年投運的瑞典Gotland島柔性直流工程則是世界上首個商業(yè)化的柔性直流輸電項目，該項目主要服務于島上風電外送，其靈活、經(jīng)濟和環(huán)保的輸電方式讓人看到實現(xiàn)可再生能源安全穩(wěn)定傳輸?shù)目赡苄浴?0世紀90年代末到21世紀初，歐美等國家和地區(qū)投運了多個柔性直流工程項目，大部分由ABB公司投資建設，多應用于風電傳輸、異步聯(lián)網(wǎng)、海上鉆井平臺供電等領域，我國多家高等院校也在此期間自主開展該技術的早期理論研究。
中國實踐助力可再生能源大發(fā)展
據(jù)南方電網(wǎng)科學研究院副院長李巖介紹，2010年之前，受限于IGBT串聯(lián)存在動態(tài)均壓困難等因素，低電平數(shù)目的電壓源換流器諧波和損耗性能都較差，早期的柔性直流輸電系統(tǒng)實現(xiàn)困難，國外大部分工程項目被ABB公司壟斷。
2003年，模塊化多電平換流器（MMC）技術的誕生改變了這一局面。MMC的模塊化設計具有輸出電壓質(zhì)量高、無須濾波器、開關頻率低、損耗低等優(yōu)點，該技術廣泛應用于商業(yè)化柔性直流項目中，極大地促進了柔性直流輸電技術的發(fā)展。李巖認為，國內(nèi)對于柔性直流輸電技術的研究起步于 2003年，得益于MMC技術的誕生與發(fā)展，相關研究很快與國際同步接軌。
2010—2020年這十年間，在國內(nèi)可再生能源發(fā)展需求的驅動下，中國柔性直流技術的自主研發(fā)快速推進，多個標志性柔性直流工程投運。2011年，上海南匯柔性直流輸電工程投運，打破了國外對該技術的壟斷。2013年12月，廣東南澳±160千伏多端柔性直流輸電示范工程投運，該工程是世界首個多端柔性直流輸電工程，為大規(guī)模風電等可再生能源并網(wǎng)、未來直流電網(wǎng)的構建提供了重要的示范和借鑒。2020年，南方電網(wǎng)公司投資建設的昆柳龍直流工程投產(chǎn)送電，作為國家“西電東送”重點工程，它創(chuàng)造了19項電力技術世界第一，成為世界第一條800千伏特高壓多端柔性直流工程。
十年間，我國投運了8個柔性直流工程，應用場景包括新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)柔性互聯(lián)、城市高密度負荷中心供電等，對可再生能源的大規(guī)模高速發(fā)展起到了極為重要的推動作用。
進一步提升受端電網(wǎng)穩(wěn)定性
“十四五”期間，我國可再生能源占比仍在持續(xù)提升。隨著新能源大規(guī)模發(fā)展特別是“沙戈荒”大型風光基地開發(fā)，能源集中匯集、靈活調(diào)控、遠距離外送消納的需求進一步增加。高比例新能源接入對電網(wǎng)穩(wěn)定性提出新要求和新挑戰(zhàn)，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，負荷持續(xù)增長，來自區(qū)外的高比例新能源饋入受端電網(wǎng)，大規(guī)模電力電子控制設備并網(wǎng)將帶來振蕩、諧波等一系列問題。
饒宏認為，近十年來，柔性直流輸電能力已經(jīng)達到特高壓等級，在新能源送出、電網(wǎng)分區(qū)互聯(lián)等場景獲得了充分發(fā)展和工程應用，部分場景已經(jīng)具備取代傳統(tǒng)直流輸電的能力，但其參與受端電網(wǎng)調(diào)節(jié)的功能尚不多。面對當前新能源比例不斷提升帶來的受端電網(wǎng)穩(wěn)定運行風險，柔性直流技術還有望通過直流系統(tǒng)的控制方法與設備能力升級，在電網(wǎng)慣量、短路電流調(diào)節(jié)、諧波振蕩抑制、功率快速調(diào)控等方面發(fā)揮主動支撐作用，為受端電網(wǎng)穩(wěn)定性提升提供經(jīng)濟高效的創(chuàng)新方案。
2025年9月，“十四五”規(guī)劃跨省區(qū)輸電重點工程——藏粵直流輸電工程正式啟動，這是目前世界上輸電能力最強、技術水平最先進、投資規(guī)模最大的柔性直流輸電工程。根據(jù)規(guī)劃，工程將在西藏昌都、林芝分別建設一座送端柔直換流站，在廣東廣州、深圳分別建設一座受端柔直換流站。通過這項重大標志性工程，我們有望看到柔性直流進一步發(fā)揮對電網(wǎng)的主動支撐作用，推動構建可控、靈活的受端電網(wǎng)。
