柔性直流輸電將在我國新能源并網和消納、異步聯網、孤島供電、遠距離輸電領域發揮越來越重要的作用。

隨著全控型電力電子開關器件、高壓直流開關、直流電纜水平的不斷提高以及控制保護技術的進步，預計未來5-10年我國將迎來柔性直流輸電工程建設快速發展時期。世界范圍內將有望建成以柔性直流為基礎、500kV及以上等級的區域性直流電網。

中國西電副總工茍銳鋒在能源峰會上表示：目前柔性直流輸電仍然面臨技術挑戰，迫切需要在全控開關器件、電壓源換流器拓撲、直流斷路器、DC/DC變壓器研發方面取得突破。

以下為中國西電副總工茍銳鋒演講全文：

茍銳鋒：各位領導，各位專家，各位同仁，大家好！作為西電集團，隨著我們國家特高壓輸電的發展，當然在交流方面，隨著我們國家特高壓直流的發展，中國西電集團在特高壓輸變電設備商是處于一個國際領先的地位。目前對于各個特別像換流閥我們現在做到6250A，對于特高壓交流也有做。我這里僅僅是做一下關于柔性直流輸電技術發展的現狀及其面臨的挑戰。

 我主要講四個方面，概述，柔性直流輸電技術發展現狀，中國西電集團柔性直流技術研發介紹和面臨的挑戰。

柔性直流輸電的概述及優點

作為柔性直流輸電技術是基于電壓源換流器和脈寬調制技術的新一代直流輸電系統，這決定了柔性直流輸電，實現有功功率和無功功率相對的獨立控制，極大增強了輸電的靈活性。它里面主要是除了常規直流有的優點，里面還有一個就是有功和無功，快速獨立的控制。第二、可以自換相，沒有換相失敗問題，可向弱交流系統供電。沒有無功補償的問題，常規直流一般的補償功率是50%到60%，所以整個占地面積相當大。它的諧波水平低，這決定了柔性直流輸電，沒有更多的濾波。

資料來源：中國西電副總工茍銳鋒在能源峰會上的演講PPT

柔性直流輸電由于構成多端直流電網，因為它不需要改變直流的電壓極性，僅改變直流電壓的方向，常規反送的時候改變的是電壓，對于柔直，不用改變電壓方向，只是改變電流方向，所以這樣一個直流網的構成，只是在電流的調節上。關于直流電網，實際上回過頭來說，我們要實現能量流的雙向流動和雙向控制，我想應該是大功率電力電子性能的提高，最終才能實現能量流自動調節。它的設計比較小型化。

對于上述的優點，特別像現在海上風電和海上石油平臺，可能會有大的發展。我們的風電、光伏，因為這些電的波動性比較大，間歇性比較強。如何去調整這些間歇性，就是快速的能量調節。

柔性直流輸電的發展歷程 

簡單簡述一下發展過程，柔性直流輸電1996年加拿大McGill大學的Boon-Teck Ooi等首次提出使用PWM技術控制VSC進行直流輸電的概念。1997年ABB公司在瑞典中部Hallsion和Grangesberg之間建成首條柔直工業試驗工程。

從技術發展，上面簡述了一下，技術的發展有兩電平，三電平的，我們國家現在基本上也都在用MMC結構壓，這是網絡結構，這是單體線的一個接線。這個就是跟我們現在常規直流底下，將來整個網絡的一個連接。這個是一個橋串，或者幾個橋并的，這個叫多端直流系統，關于多端直流的實現還有很多技術問題網絡的問題，后面都需要我們在柔性技術上開發。

資料來源：中國西電副總工茍銳鋒在能源峰會上的演講PPT

柔性直流輸電的應用工程 

目前柔性直流輸電的應用嘗試，一個就是異步聯網，第二、分布式電源電網，風電場，太陽能，水電站這些能源的接入。第三、孤島、送電。智能電網對技術的推動，第一、首先是電力電子技術，下來是儲能技術，如果這兩個技術解決不了，我們講的智能電網可能也會很難有這種理想，達到信息流和能量流完全自動的雙向評估和調節。

在國際上的技術路線，我們可以看到，西門子的技術路線，基本上現在就是MMC的結構，ABB的結構實際上就是類似于傳統直流的管子之間的串聯。實際上阿爾斯通還是橋串聯，一級一級串接起來，國際上也就是這三種路線，我們國內有五個部門，上海柔直示范工程，下面是舟山柔直工程，還有廈門柔直工程等。這里邊我們也可以看出，目前我們國內的主要幾家公司，實際上現在已經有五家了，在這方面，我們國家一起步就是五家企業，將來柔直往哪些發展?這也是需要考慮的。

關于多端柔性直流系統，我個直流系統它不是直流網，我們現在所做的是三端的六端，但是真正要形成直流網，還是需要進一步去做的。多端直流系統不是直流電網，但是為直流多端的實現奠定了基礎，為將來走向直流電網奠定了基礎。直流電網具有以下的特點，每個站有多傳輸線路與其他站相連，形成具有網孔的系統。第二、換流站可以單獨傳輸功率，可依靠直流開關靈活切換傳輸狀態。第三、系統中存在冗余，可靠性高。所以，這樣一個過程，現在發展實際上里面一個核心的設備就是直流開關。

目前我們柔性直流輸電從標準角度上講，國際電工委員會輸配電領域電力電子分技術委員會從五年前已經制定柔性直流輸電技術標準，目前頒布的柔性技術標準有以下這幾個。我們國內這幾年也在制定標準，關于基于電壓源環流器的高壓直流系統術語，高壓直流輸電用電壓源環流器閥電氣試驗，實際上我們現在也是與我們國家的直流發展，因為中國西電集團，我覺得實際上我們國家輸電也是同步發展，有特高壓，一定有西電設備，柔直也在同步的發展。從我們西電集團角度，最早我們先做了一個通過這些研究，實際上從產業公司的角度，在掌握核心技術的角度，要形成產業化，對于西電集團，這方面最早我們是從系統研究和成套設計，這也是集成我們傳統直流的技術，因為傳統直流我們是設備制造方，但是大集團制造公司的角度來講，這方面也得到聯網的測試，所以我們一開始是從系統做起，整個將來以后是一個整合的。比如要走向國外，我覺得制造企業現在單一走向國外，單一設計在國外的競爭，第一、得有資質，一開始做柔直我們就朝著這個方向去走。第二、關于換流閥整個的設計，整個支撐我們去做這些設計。第三、我們做了比如換流閥的運行實驗等，換流閥的運行實驗，我們有一個12千伏兆瓦，按照整個試驗效果，一個一個去做。這個是關于仿真平臺，原來大家用的是RTDS，實時仿真系統KT-LAB，可進行多端、多電平。

對于我們現在做的項目，2013年我們通過自己設計，功能模塊也是自己設計，包括控制，因為總是有一個系統集成，我們自己建了一個完整的10kV/12MW柔性背靠背的。第二、成套提供正負160kV/50MW難熬柔直工程。第三、我們現在正在做研究，前期實驗已經做完了，當然技術也是在不斷的進步，這次由于上次我們是練習，這次是單獨閥，完全做了試驗。當然，這里邊的設計工藝和設計方法上，比上一個工程不可同日而語了，這個電壓到350千伏直流，一個橋臂是五個閥串起來的。

當然，西電公司在電力電子方面也在做一些工作，對于柔直的發展，對于直流網的發展，實際上有幾大。這個也是根據863做前期的研究工作，我們實現的路線有兩個，一個是基于人工，一個是電子做的。直流斷路的發展，有不同的方式，是不是采取一些機械方式，不管怎么說，它的問題是將來形成直流網。當然，如果它實現了，同樣電力變壓器實現了，電力變壓器的時候，或者直流斷路器的實現，就是直流網形成的關鍵。那個時候我覺得從控制的角度上講，現在這個水平，我覺得應該要實現這個效果的調節，信息能量流的各種實現。幾個技術，現在在做的一些工作。這里邊就是對我們公司整個的一個介紹。我們一個是從系統研究的成套，再一個是從關鍵核心設備，整個一個完整的產業鏈和這樣一個形成技術鏈和產業鏈。

柔性直流輸電面臨的挑戰

在過去十多年取得了較大的成就，但目前仍存在一些急需解決的問題，面臨挑戰。 

第一、實現高電壓、大容量功率傳輸和變換需要解決的問題。最近電力電子器件大家探討的也很多，現在的ITBT，現在各方面對這方面都感興趣，如果電力電子器元件能實現像晶閘管這樣一個水平，那就看不見我們現在的電壓器和現在的開關了。所以要解決這些問題，一個是全控電力電子開關器件的循環能力的提高，比如ABB搞直流的航空的理念，用到它的管子里面去，所以他們在這些兩大公司里，元器件廠，目前的市場需求量也很大。我們里面的核心元器件很多還是國外的，我們有設計技術，我們有工程業績，但是我們這里面的一些核心設備還是沒做出來。

第二、對于它的閥，多物理廠的仿真、抗震、熱、流體，這一方面也是另外一個技術。對于柔體來說，還不像常規直流，我們第一步走技術引進消化吸收，然后國產化，然后到自主化，我們直流走的是這一步。當然現在自主化包括我們的換流閥也四五家了，這個從國家角度上。柔直各個企業都是從一開始自主在我做，閥設計成什么樣，這個里面的結構方式，各廠我們五家企業各有各的特色，各有各的特點，它都是按照自己的路線在走，在設計，所以這些東西都是自主化。模塊化多電平控制的問題，對我們控制系統傳遞數據的快速也是有一個高的要求。

需要解決的問題，現在從大容量的解決，一方面我們是考慮元器件，第二方面，要有不同的拓撲圖，解決目前柔直里面存在的一些問題。比如基于MMC，如何快速的清除故障，必須通過跳開交流側的斷路器切除直流側故障。包括以后還有架構線路的問題。在這個里面，我們繼續從拓撲圖的結構上，怎么去如何提升它，提升一個模塊單元的大容量，和它的電壓的傳輸。 

對多端直流電網的實現，實際上我剛才一致在強調，電力電壓器的技術，因為對直流端的技術，現在盡管大家，包括ABB，我們國內也說200千伏電流，但是真正實現像交流開關這樣的職能，很多問題還存在。只能說這樣高的電流，這樣高的電壓把它打開了，但是到網上還會出現其他很多問題，而你是一個電力電子的元器件，你在開斷的過程，打開的過程中，必然會對系統里面還有電流產生影響，所以現在的這種直流端發布的，這兒說它多少，現在把這個信息都在發布，但是這種發布，我覺得只能是技術的一個倡導，大家朝著這個方向去做，這個里面還有很多問題，不是說誰發表一篇文章，這個東西能夠走向產業化和工業化，我認為還要有一段路程。

我們要解決電力電子器件里面，管子基本上是國外的，電流器是國外的，這些我覺得一些核心元器件，實際上包括我們現在的驅動，也是國外的，在功能模塊里面，這個主要的元器件。實際上我們上來之后說直流功能，當然從設計技術水平，發現我們跟國外站在平等的臺階，但是回過頭來說，看我們的設備，我們一些核心設備，還是需要去做的。常規直流走到跟天已經是國際領先水平了，國外對這個也是認可的。今天是我提條件，看你同意不同意，你不同意，我自己去做，我們也是從1997、1998年干到今天，也是一步一步去做的。但是對于現在柔直的這些核心器件，可能還得下很大的工夫。關于標準方面，隨著對設備的要求，我們的標準要繼續把這方面完善。 

柔性直流輸電在我國新能源并網和消納、異步聯網、孤島供電、遠距離輸電領域發揮越來越重要的作用。柔性直流輸電技術的應用已經使多端直流輸電系統成為現實，還將進一步促進直流電網的形成，隨著全控型電力電子開關器件、高壓直流開關、直流電纜研發制造水平的不斷提高，以及控制保護技術的進步，預計未來5到10年我國將迎來柔性直流輸電工程建設快速發展時期，世界范圍將有望建成以柔性直流輸電為基礎，500kV及以上等級的區域性直流電網。謝謝大家!