革命性技術優勢凸顯,已在全球開始商業化應用。柔性直流輸電技術,是一種以可自關斷器件(IGBT)和脈寬調制技術為基礎的新型輸電技術,是新一代電力電子技術在輸電領域的應用,該輸電技術具有可向無源網絡供電、不會出現換相失敗、換流站間無需通信以及易于構成多端直流系統等優點,也是未來發展直流電組網的關鍵技術。
柔性直流輸電,是新一代的高壓直流輸電技術,優勢日益顯現。相比于特高壓直流輸電,柔性直流輸電在具有常規直流的幾乎全部優點的同時,還具有功率潮流反轉快、故障后恢復快、可黑啟動、不存在換相失敗問題等諸多優點。并且規避了大諧波、需要無功支持以及需要站間通信等問題的存在。
柔性直流基于使用IGBT為子模塊的電壓源換流器(VSC),其受端并網的發電特性與火電同步機組較為相近,可以支持無源網絡的供電。也因此,柔性直流輸電特別適合于可再生能源的并網,作為隔離層屏蔽了可再生能源對電網的沖擊影響。而基于電網換相換流器(LCC)的傳統直流(包括特高壓)輸電無法實現這些特性。除目前電壓無法達到特高壓直流的等級外,柔性直流輸電已經可以在技術上完全替代其他常規直流輸電技術。同時,這一技術還可以進一步壓縮優化,向低電壓、小容量、小體積發展,應用于主動配電網、柔性交直流混合配網等領域。
技術實踐發展二十年,全球節奏日益密集階段。自1997年ABB公司承建的第一個柔性直流輸電工程投運后,經過近20年的發展,該技術逐步走向成熟,并且在電壓等級和傳輸容量上都有所提高。截至2016年底,世界上已經有26條柔性直流輸電工程建成投運。而在2009~2016年的近8年間,就有18條柔性直流線路建成投運,占全部柔性直流工程總數量的70%,近年來的建設節奏明顯密集加快。此外,在過去10年間歐洲共建設了28條直流輸電工程,其中19條為柔性直流輸電工程,占比超過三分之二。
技術進步節奏同步加快,柔性直流工程技術指標不斷提升。在歐洲,過去十年間的28條直流輸電項目中,有19條是柔性直流輸電,所占比例超過三分之二。未來四年又將有14條工程投運,工程應用已經逐步進入加速發展期。不但年均增速加快,工程電壓等級、系統容量等性能指標也在不斷提升。目前,我國在建的“渝鄂背靠背”柔性直流輸電工程電壓等級已經達到±420kV,單條線路容量達到2500MW。國家電網正在招標的“張北可再生能源柔性直流電網示范工程”既“張家口-北京柔性直流輸電工程”電壓等級將達到±500kV,規劃總容量達到9000MW,其中換流站單體容量最高達到3000MW級別。