厲害了! 細說中國高壓直流輸電技術的「開掛」歷程!

來自專欄 電力科學觀察與寫作

前言

人類發明直流電的時間遠早於交流電，是人類最早地、系統性利用的電能形式。時至今日，大家日常使用的手機、電腦均以直流供電（手機、電腦充電器實際上是一種交流/直流逆變器）。

在直流電發明初期，適用於高壓直流輸電的設備或技術還未成熟，而交流輸電技術在遠距離傳輸上損耗低於直流電，故在很長一段時間內，交流輸電發揮著主導地位。

隨著大功率電力電子器件的成熟和相關直流輸電技術的進步，高壓直流輸電技術的優勢日漸明顯，特別適合處理我國「源荷割離」的能源需求現狀。今天我們來詳細說說中國高壓直流輸電技術的「開掛」發展歷程吧！

1 中國能源背景及電網使命

我國約有80%的能源資源分布在西部與北部，而近70%的電力負荷集中在中部和東部，呈現「源荷割離」的特點。下圖所示為我國煤炭資源和水能資源的分布圖。

這要求我國電力系統實現跨區域、遠距離和大規模電能輸送，將西南水電、西北火電和火電保質保量地送往華北、華中、華東和南方負荷中心，促成」西電東送「和「北電南送」的電能傳輸格局。

2 中國高壓直流輸電系統

隨著大功率電力電子技術的不斷成熟，高壓直流輸電系統在大容量、遠距離輸送方面的經濟性、穩定性和靈活性等優勢日益突出。具體體現在：

• 線路造價低，節省電纜費用；
• 運行電能損耗小，傳輸節能效果顯著；
• 線路走廊窄，征地費省；
• 傳輸功率的可控性強，控制速度快；
• 能夠非同步（同頻不同相位，或不同頻）連接兩個交流電網，且不增加短路容量；
• ........其餘優點

但直流換流站消耗大量無功、更高電壓等級直流輸電設備研製困難等世界性難題制約著我國高壓直流輸電系統發展。具體體現在：

• 換流器控制複雜，造價高；
• 換流器大量消耗無功，且產生諧波；
• 雙極不對稱大地回線運行時存在直流偏磁問題和電化學腐蝕問題；
• 不能向無源系統供電，構成多端直流系統困難；

我國的高壓直流輸電系統發展史，就是中國電力工程師們一步步攻堅克難，填補高壓直流輸電領域內空白，乃至引領世界高壓直流輸電技術潮流的「開掛」歷程。

?

?

?

時光倒回1989年。

我國首個高壓直流輸電工程——±500kV葛洲壩至上海直流工程投運，輸電距離1046km，最大傳輸功率達1200MW。但我們比全球率先建設現代高壓直流輸電系統的前蘇聯晚了35年。

但是起步晚不代表發展慢。

自十一屆三中全會以來，中國電網為助力國民經濟發展，以火箭般的速度「開掛」發展，電網規模由小增大，輸電等級由低到高。

尤其是近二十年來，隨著清潔能源比例迅速增長，電能生產與負荷中心間的距離不斷增大。為此，中國電網共建成並投運高壓直流輸電工程29個，包含7個±800kV特高壓直流輸電工程，將大量西部地區能源輸送至東部負荷中心，有效解決西部水電、風電、光伏等清潔能源開發、輸送和消費的問題，產生巨大的經濟和社會效益。

2007年，中國第一個直流自主化示範工程——±500kV貴州至廣東二回直流工程投運，標誌著我國建成高壓直流輸電成套設計集成技術體系；

• 2009年，世界首個特高壓直流輸電工程——±800kV雲南至廣東直流工程投運，標誌著世界進入特高壓直流時代；
• 2013年，世界首個多端柔性直流工程——廣東南澳直流工程投運；
• 2014年，世界容量最大的特高壓直流輸電工程——±800kV哈密至鄭州直流工程投運，容量達800萬千瓦，標誌著特高壓直流輸電達到一個新的高度；
• 2014年，世界首個五端柔性直流工程——浙江舟山直流工程投運；
• 2016年，雲南魯西背靠背直流工程投運，百萬千瓦柔性直流單元的電壓和容量均處於世界最高水平。

目前，中國直流輸電技術電壓等級最高、規模最大。

2016年，中國國家電網與中國南方電網分別在世界500強中名列第2和第95，分別建成」八交八直「和」八交九直「（特）高壓交直流輸電骨幹網，妥善解決了我國」源荷割離「的難題。

在過去二十年中，雖然中國周邊國家和地區的大面積停電事故頻發，但無一起發生在中國電網，電網安全運行水平已達世界領先水平。

3 促進大範圍資源優化配置

當前，我國正在以供給側結構性改革為主線，深入推進電力體制改革等各項改革落實落地，更加強調發揮市場在資源配置中的決定性作用。

直流輸電易於實現廣域範圍內、跨地區電網的智能互聯，能夠在大範圍內實現對水電、火電、風電、光伏等多形態電能的高效統籌，是區域電力市場物理基礎的重要組成部分。

今年9月，雲貴水火置換交易在廣州電力交易中心進行，歷史性地以市場化方式實現交易，在一天內實現6.2億千瓦時的電量交易。

三方共贏

⊙雲南：增加雲南清潔水電消納約6.2億千瓦時；

⊙貴州：為今冬明春電力供應提前增加存煤35萬噸；

⊙廣東：進一步降低購電成本，此次成交電價相比2017年西電東送框架協議價格廣東落地電價，降低約0.11元/千瓦時，僅這次交易就節約購電成本0.682億元；

4 利於實現「一帶一路」戰略

直流輸電保留送受兩端電網的相對獨立性，適用於大規模跨國電網互聯。

建設跨國直流輸電系統，可以滿足國家之間大容量、遠距離輸電或功率交換需求，提高電網互濟能力和安全可靠性。

以中國南方電網為例，其立足自身獨特的區位優勢，正在積極利用先進的直流輸電等技術，推動實施與越南、緬甸、寮國、泰國等周邊國家的電網互聯互通項目，逐步構建瀾湄國家、孟中印緬經濟走廊、東盟國家以及南亞互聯電網，進而形成開放包容、普惠共享的區域能源互聯網。

想了解更多電力前沿資訊嗎？

那就關注微信公眾號：《電力科學觀察與寫作》，微信ID：dlkxgcyxz，微信掃描下方二維碼即可關註：