1.2 柔性直流與常規(guī)直流的比較

傳統(tǒng)直流輸電（簡稱“常直”）系統(tǒng)基于電流源換流技術(shù)，主要應(yīng)用于大容量遠(yuǎn)距離電能外送，與交流輸電系統(tǒng)相比具有無法替代的優(yōu)勢，在海底電纜輸電和交流電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。目前，該技術(shù)已經(jīng)十分成熟，我國±800kV特高壓直流輸電工程已經(jīng)矗立在世界直流輸電技術(shù)的制高點(diǎn)上。同時(shí)，我國又是直流輸電技術(shù)和項(xiàng)目應(yīng)用最多的國家，±500kV直流和±800kV直流輸電工程的應(yīng)用，很好地解決了西電東送、北電南送的能源輸送格局，推動了我國經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。

目前廣泛采用的電流源型高壓直流輸電技術(shù)由于晶閘管閥關(guān)斷不可控，存在以下固有缺陷：

1）只能工作在有源逆變狀態(tài)，且受端系統(tǒng)必須有足夠大的短路容量，否則容易發(fā)生換相失敗。

2）換流器運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生大量低次諧波。

3）換流器需吸收大量無功功率，需要大量的濾波和無功補(bǔ)償裝置。

4）換流站占地面積大、投資大。

隨著電力電子器件和控制技術(shù)的發(fā)展，換流站采用IGBT、IGCT等器件構(gòu)成電壓源型換流裝置（VSC，通常也用于指代柔性直流）進(jìn)行直流輸電成為可能。這種技術(shù)采用可關(guān)斷電壓源型換流器和PWM技術(shù)進(jìn)行直流輸電，相當(dāng)于在電網(wǎng)接入了一個(gè)閥門和電源，可以有效控制其通過的電能，隔離電網(wǎng)故障的擴(kuò)散，還能根據(jù)電網(wǎng)需求，快速、靈活、可調(diào)地發(fā)出或者吸收一部分能量，從而優(yōu)化電網(wǎng)潮流分布、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、提升電網(wǎng)的智能化和可控性。它很適合可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、孤島供電、城市電網(wǎng)供電和異步交流電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域。因此，根據(jù)國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃和“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要，發(fā)展直流輸電技術(shù)，建設(shè)新一代直流輸電聯(lián)網(wǎng)工程，促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電場并網(wǎng)，滿足持續(xù)快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，符合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，以及電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律、市場需求和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向。目前，世界各國充分認(rèn)識到柔性直流輸電在可再生能源和智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要作用，工程應(yīng)用開始呈現(xiàn)快速增長趨勢。

截至2018年年底，全世界共155項(xiàng)直流輸電工程在運(yùn)行，其中基于晶閘管器件的常規(guī)直流LCC-HVDC（常規(guī)直流，有時(shí)簡稱LCC）包括電觸發(fā)晶閘管型（ETT）和光觸發(fā)晶閘管型（LTT），占70%，基于IGBT器件的柔性直流VSC-HVDC（柔性直流，有時(shí)簡稱VSC）占21%；其余為混合型（少數(shù)類型未知）。同時(shí)，在建直流輸電工程49項(xiàng)，其中VSC占近50%（見圖1.7）。（資料數(shù)字來源于CIGRE B4工作組）

將常規(guī)直流和柔性直流的技術(shù)特點(diǎn)做一個(gè)簡單的對比，見表1.3。

以烏東德工程為例，研究結(jié)果顯示在相同交流故障下，直流受端采用VSC相比采用LCC具有明顯的穿越交流系統(tǒng)故障能力（見圖1.8）。

柔性直流輸電除具有傳統(tǒng)直流輸電的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)外，還具備有功和無功功率單獨(dú)控制、可以黑啟動、對系統(tǒng)強(qiáng)度要求低、響應(yīng)速度快、可控性好、運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn)。目前，大容量柔性高壓直流輸電技術(shù)已具備工程應(yīng)用條件，將對我國未來電網(wǎng)發(fā)展方式產(chǎn)生重要影響。其優(yōu)點(diǎn)歸納如下：

1）系統(tǒng)具有兩個(gè)控制自由度，可同時(shí)調(diào)節(jié)有功功率和無功功率。當(dāng)交流系統(tǒng)故障時(shí)，既可提供有功功率的緊急支援，又可提供無功功率緊急支援，這樣既能提高系統(tǒng)功角穩(wěn)定性，還能提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。

2）系統(tǒng)在潮流反轉(zhuǎn)時(shí)，直流電流方向反轉(zhuǎn)而直流電壓極性不變，這個(gè)特點(diǎn)有利于構(gòu)成既能方便地控制潮流又有較高可靠性的并聯(lián)多端直流系統(tǒng)，以便于實(shí)現(xiàn)多端之間的潮流自由控制。

3）柔性直流輸電交流側(cè)電流可被控制，不會增加系統(tǒng)的短路功率。

4）對比傳統(tǒng)直流輸電方式，柔性直流輸電采用多電平技術(shù)，無須濾波裝置，占地面積很小。

5）各站可通過直流線路向?qū)Χ顺潆姡⒏鶕?jù)直流線路電壓采取不同的控制策略，因此換流站間可以不需要通信。

6）柔性直流輸電具有良好的電網(wǎng)故障后快速恢復(fù)控制能力。

7）系統(tǒng)可以工作在無源逆變方式，為無源系統(tǒng)供電。