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(guān)于促進(jìn)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出面向“沙戈荒”、水風(fēng)光、高海拔、深遠(yuǎn)海等應(yīng)用場景，攻關(guān)大容量柔性直流、新能源孤島送出、低頻輸電等關(guān)鍵技術(shù)。
當(dāng)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(shù)，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(shù)手段。
新一代電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生
據(jù)中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席科學(xué)家饒宏介紹，柔性直流輸電是新一代的直流輸電技術(shù)，相關(guān)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(shù)?？稍偕茉淳哂虚g歇性、波動性等固有特點(diǎn)，且在其早期發(fā)展階段中，大部分項(xiàng)目規(guī)模偏小、遠(yuǎn)離負(fù)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(jì)90年代后期，一種新的直流輸電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其技術(shù)原理以電壓源換流器（VSC）及可關(guān)斷器件為核心，能夠獨(dú)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(jī)等進(jìn)行無功補(bǔ)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?fù)Q流器與電網(wǎng)交換的有功功率和無功功率，不需要無功補(bǔ)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(rèn)為，ABB公司1997年在瑞士赫爾斯揚(yáng)完成的使用電壓源換流器的直流輸電試驗(yàn)是世界首次柔性直流輸電工業(yè)試驗(yàn)，開啟了該技術(shù)在全球范圍內(nèi)的試驗(yàn)與應(yīng)用新篇章；1999年投運(yùn)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(xiàng)目，該項(xiàng)目主要服務(wù)于島上風(fēng)電外送，其靈活、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的輸電方式讓人看到實(shí)現(xiàn)可再生能源安全穩(wěn)定傳輸?shù)目赡苄浴?0世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初，歐美等國家和地區(qū)投運(yùn)了多個柔性直流工程項(xiàng)目，大部分由ABB公司投資建設(shè)，多應(yīng)用于風(fēng)電傳輸、異步聯(lián)網(wǎng)、海上鉆井平臺供電等領(lǐng)域，我國多家高等院校也在此期間自主開展該技術(shù)的早期理論研究。
中國實(shí)踐助力可再生能源大發(fā)展
據(jù)南方電網(wǎng)科學(xué)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(shí)現(xiàn)困難，國外大部分工程項(xiàng)目被ABB公司壟斷。
2003年，模塊化多電平換流器（MMC）技術(shù)的誕生改變了這一局面。MMC的模塊化設(shè)計(jì)具有輸出電壓質(zhì)量高、無須濾波器、開關(guān)頻率低、損耗低等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于商業(yè)化柔性直流項(xiàng)目中，極大地促進(jìn)了柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展。李巖認(rèn)為，國內(nèi)對于柔性直流輸電技術(shù)的研究起步于 2003年，得益于MMC技術(shù)的誕生與發(fā)展，相關(guān)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(qū)動下，中國柔性直流技術(shù)的自主研發(fā)快速推進(jìn)，多個標(biāo)志性柔性直流工程投運(yùn)。2011年，上海南匯柔性直流輸電工程投運(yùn)，打破了國外對該技術(shù)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(yùn)，該工程是世界首個多端柔性直流輸電工程，為大規(guī)模風(fēng)電等可再生能源并網(wǎng)、未來直流電網(wǎng)的構(gòu)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(shè)的昆柳龍直流工程投產(chǎn)送電，作為國家“西電東送”重點(diǎn)工程，它創(chuàng)造了19項(xiàng)電力技術(shù)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(yùn)了8個柔性直流工程，應(yīng)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(fù)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(jìn)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(fēng)光基地開發(fā)，能源集中匯集、靈活調(diào)控、遠(yuǎn)距離外送消納的需求進(jìn)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(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，負(fù)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(shè)備并網(wǎng)將帶來振蕩、諧波等一系列問題。
饒宏認(rèn)為，近十年來，柔性直流輸電能力已經(jīng)達(dá)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(yīng)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(dāng)前新能源比例不斷提升帶來的受端電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險，柔性直流技術(shù)還有望通過直流系統(tǒng)的控制方法與設(shè)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(jì)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(diǎn)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(qiáng)、技術(shù)水平最先進(jìn)、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(shè)一座送端柔直換流站，在廣東廣州、深圳分別建設(shè)一座受端柔直換流站。通過這項(xiàng)重大標(biāo)志性工程，我們有望看到柔性直流進(jìn)一步發(fā)揮對電網(wǎng)的主動支撐作用，推動構(gòu)建可控、靈活的受端電網(wǎng)。
