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摘要：本文介绍了轻型高压直流输电的的特点及应用，比较了轻型HVDC与传统HVDc之间的区别，及提出轻型高压直流输电优化，展望了其发展前景。
关键词：高压直流输电；电力系统
引言
论述高压直流输电在电力系统中的特点及应用，及提出高压直流输电的发展前景。
1.电力系统及高压直流输电的简介
电力系统英文：powersystem电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
高压直流输电英文：highvoltagedirectcurrentN压直流输电是ABB(AseaBrownBoveriLtd)公司50多年前开发的一项技术，旨在提高远距离输电的效率。ABB在1954年建成了世界上第一条HVD C输电线路，并承建了全球一半以上的HVDC项目。1997年，ABB建成了首条HVDCLight(轻型高压直流)输电线路。该技术一般采用地下或水下线路输电，它的出现为改善交流电网的供电质量提供了新的可能。
2.HVDC的特点
HVDC输电的主要特点与其两端需要换流和输电部分为直流电这两个基本点有关。
(1)直流架空线路仅使用2根或1根(采用大地或海水作为回路时)导线，导线的工损耗较小；同时直流线路没有感抗和容抗，线路上没有无功损耗；与交流输电相比，输送同样的容量，直流架空线路可节省约1／3的钢心铝线，其线路造价约为交流的2／3，并且在此条件下，直流的线路损耗约为交流的1／2；另外，HVD C输电能节省线路走廊，按前者输送容量约为后者的2倍。另外，直流架空线路具有空间电荷效应，电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小，对环境有利。因此，直流架空线路不仅在投资商，而且在年运行费上也比交流架空线路经济。
(2)电缆耐受直流电压的能力比交流电压约高3倍以上，直流电缆输送容量大，造价低，不易老化，寿命长。在直流电压作用下，电缆无电容电流，从而使输送距离不受充电功率限制。
(3)直流输电本身无交流输电的同步性要求和稳定性问题，对于远距离大容量输电输送功率不受类似交流系统中的稳定极限的限制，也不需要采取提高稳定性的措施，具有良好的技术经济性能。
(4)采用直流输电实现电网间的非同步互联，不增加被联电网的短路容量，被联电网可不同频率或非同步独立运行，增强各电网的独立性和可靠性，运行管理也更方便。
(5)在交流电网中采用嵌入式HVDC输电可改善交流系统的运行性能。根据交流系统的需要，利用HVDC的快速多目标控制能力，可快速改变直流输送的有功和换流器消耗的无功，对交流系统的有功和无功平衡起快速调节作用，从而提高其稳定性、传输容量、电能质量和运行可靠性。
3.HVDC的应用
直流输电的应用范围取决于直流输电技术的发展水平和电力工业发展的需要。目前直流输电的应用场合分为两大类：一是采用交流输电在技术上有困难或不可能，只有采用直流输电的场合，如不同频率电网之间的联网或向不同频率的电网送点时，因稳定问题采用交流输电不能联网时，长距离电缆送电采用交流电缆因电容电流太大而无法实现时等。另一类是在技术上采用交流输定或直流输电均能实现，但采用直流输电的技术经济性能比交流输电好，这种情况一般是由对工程的技术经济论证结果来决定。
目前，HVDC输电的应用领域主要集中在以下几个个方面。
(1)远距离架空线传输
当输电距离距离大于等价距离时，采用HVDC架空线输电比采用HVAC架空线输电更经济，目前世界上已运行的HVDC32程约有1／3为这种类型。采用FACTS控制器可提高HVAC输电系统的稳定性、动态性能和传输容量，而且一些FA CTs控制器可维持系统稳定的前提下延长H VA C输电的距离或容量极限，但是考虑到FA CTs控制器的设备投资在整个输电工程投资中所占的比例较小，因此FA CTS对等价距离的影响不大，即在这一个应用领域，FACTS不会给HVDC带来实质性的挑战。
4.HVDC发展前景及与传统HVDC区别
目前通信、數据业务和现代信息服务业务都广泛使用uPS供电，HVDC与电力操作电源原理相似，可替代uPS不间断电源，比uPS更省电，HVDC的初始成本不到UPS的70％，还有利于维护等特点。据称HVD C在数据业务领域替代u Ps是大势所趋，国内三大通信运营商将开始逐步采用HVDC替代uPS，2015年以后HVDC将会占领80％的UPS份额。HVDC是一项极具吸引力的技术，因为在输电过程中，HVD C技术的电能损耗低于传统交流输电技术的损耗，同时HVD C需要的传输线缆更少，能减少占地。HVD C的另一个优势是它可以连接不同的交流电网并提高它们效率。HVD C还能够补偿潮流的波动，这使它成为连接风电场和电网的理想技术，可以避免风电场不均匀的电力输出影响电网可靠性。HVDCLight有较大的发展潜力。
5 HVDC的优化
我国电力部门一直关注轻型HVDC技术的发展，并展开了一些初步的研究工作。该技术的优势也已引起一些应用单位的注意，正考虑在实际输配电工程中予以采用。但总体上说，该项研究在我国基本处于空白。尽快提高该技术的研究水平，尽快投入应用，具有十分迫切而重要的现实意义。为此，目前提出以下几方面的HVDC技术优化：
(1)提出HVD C系统全部一、二次设备的新型数学模型及数字仿真新方法，建立轻型HVDC系统的数字仿真研究手段。
(2)通过VSC的运行特性及故障分析，研究并提出适用于Vs C的PWM新技术及相关保护策略。
(3)发展轻型HVDC物理模型，利用高速数字信号处理芯片研制轻型HVDC控制器。
(4)完善轻型HVDC系统对整个电网电能质量的影响及控制手段。
(5)研讨轻型H VD C技术在我国应用的可行性和必要性。
6 结束语
随着电力控制器件技术的不断进步，特别是IGBT的不断发展，导致轻型HVD C技术的出现。现在已经投运或即将投运的各项轻型H VD C32程的成功经验表明，该技术正在不断进步和成熟。作为一项新型的输电技术，轻型H VD C以其自身的特点在应用方面显示出了很大的优越性。与新的控制算法相结合，轻型HVDC技术在减少输电线路电压降落和电压闪变、进一步提高电能质量方面能够获得更好的性能；与现有交流输电线路相比，可以大幅度降低线损。HVD C对高品质电能质量和电网运行的灵活性和可靠性要求进一步提高，轻型H VD C技术必将在我国得到越来越广泛的重视，研究和应用。
关键词：高压直流输电；电力系统
引言
论述高压直流输电在电力系统中的特点及应用，及提出高压直流输电的发展前景。
1.电力系统及高压直流输电的简介
电力系统英文：powersystem电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
高压直流输电英文：highvoltagedirectcurrentN压直流输电是ABB(AseaBrownBoveriLtd)公司50多年前开发的一项技术，旨在提高远距离输电的效率。ABB在1954年建成了世界上第一条HVD C输电线路，并承建了全球一半以上的HVDC项目。1997年，ABB建成了首条HVDCLight(轻型高压直流)输电线路。该技术一般采用地下或水下线路输电，它的出现为改善交流电网的供电质量提供了新的可能。
2.HVDC的特点
HVDC输电的主要特点与其两端需要换流和输电部分为直流电这两个基本点有关。
(1)直流架空线路仅使用2根或1根(采用大地或海水作为回路时)导线，导线的工损耗较小；同时直流线路没有感抗和容抗，线路上没有无功损耗；与交流输电相比，输送同样的容量，直流架空线路可节省约1／3的钢心铝线，其线路造价约为交流的2／3，并且在此条件下，直流的线路损耗约为交流的1／2；另外，HVD C输电能节省线路走廊，按前者输送容量约为后者的2倍。另外，直流架空线路具有空间电荷效应，电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小，对环境有利。因此，直流架空线路不仅在投资商，而且在年运行费上也比交流架空线路经济。
(2)电缆耐受直流电压的能力比交流电压约高3倍以上，直流电缆输送容量大，造价低，不易老化，寿命长。在直流电压作用下，电缆无电容电流，从而使输送距离不受充电功率限制。
(3)直流输电本身无交流输电的同步性要求和稳定性问题，对于远距离大容量输电输送功率不受类似交流系统中的稳定极限的限制，也不需要采取提高稳定性的措施，具有良好的技术经济性能。
(4)采用直流输电实现电网间的非同步互联，不增加被联电网的短路容量，被联电网可不同频率或非同步独立运行，增强各电网的独立性和可靠性，运行管理也更方便。
(5)在交流电网中采用嵌入式HVDC输电可改善交流系统的运行性能。根据交流系统的需要，利用HVDC的快速多目标控制能力，可快速改变直流输送的有功和换流器消耗的无功，对交流系统的有功和无功平衡起快速调节作用，从而提高其稳定性、传输容量、电能质量和运行可靠性。
3.HVDC的应用
直流输电的应用范围取决于直流输电技术的发展水平和电力工业发展的需要。目前直流输电的应用场合分为两大类：一是采用交流输电在技术上有困难或不可能，只有采用直流输电的场合，如不同频率电网之间的联网或向不同频率的电网送点时，因稳定问题采用交流输电不能联网时，长距离电缆送电采用交流电缆因电容电流太大而无法实现时等。另一类是在技术上采用交流输定或直流输电均能实现，但采用直流输电的技术经济性能比交流输电好，这种情况一般是由对工程的技术经济论证结果来决定。
目前，HVDC输电的应用领域主要集中在以下几个个方面。
(1)远距离架空线传输
当输电距离距离大于等价距离时，采用HVDC架空线输电比采用HVAC架空线输电更经济，目前世界上已运行的HVDC32程约有1／3为这种类型。采用FACTS控制器可提高HVAC输电系统的稳定性、动态性能和传输容量，而且一些FA CTs控制器可维持系统稳定的前提下延长H VA C输电的距离或容量极限，但是考虑到FA CTs控制器的设备投资在整个输电工程投资中所占的比例较小，因此FA CTS对等价距离的影响不大，即在这一个应用领域，FACTS不会给HVDC带来实质性的挑战。
4.HVDC发展前景及与传统HVDC区别
目前通信、數据业务和现代信息服务业务都广泛使用uPS供电，HVDC与电力操作电源原理相似，可替代uPS不间断电源，比uPS更省电，HVDC的初始成本不到UPS的70％，还有利于维护等特点。据称HVD C在数据业务领域替代u Ps是大势所趋，国内三大通信运营商将开始逐步采用HVDC替代uPS，2015年以后HVDC将会占领80％的UPS份额。HVDC是一项极具吸引力的技术，因为在输电过程中，HVD C技术的电能损耗低于传统交流输电技术的损耗，同时HVD C需要的传输线缆更少，能减少占地。HVD C的另一个优势是它可以连接不同的交流电网并提高它们效率。HVD C还能够补偿潮流的波动，这使它成为连接风电场和电网的理想技术，可以避免风电场不均匀的电力输出影响电网可靠性。HVDCLight有较大的发展潜力。
5 HVDC的优化
我国电力部门一直关注轻型HVDC技术的发展，并展开了一些初步的研究工作。该技术的优势也已引起一些应用单位的注意，正考虑在实际输配电工程中予以采用。但总体上说，该项研究在我国基本处于空白。尽快提高该技术的研究水平，尽快投入应用，具有十分迫切而重要的现实意义。为此，目前提出以下几方面的HVDC技术优化：
(1)提出HVD C系统全部一、二次设备的新型数学模型及数字仿真新方法，建立轻型HVDC系统的数字仿真研究手段。
(2)通过VSC的运行特性及故障分析，研究并提出适用于Vs C的PWM新技术及相关保护策略。
(3)发展轻型HVDC物理模型，利用高速数字信号处理芯片研制轻型HVDC控制器。
(4)完善轻型HVDC系统对整个电网电能质量的影响及控制手段。
(5)研讨轻型H VD C技术在我国应用的可行性和必要性。
6 结束语
随着电力控制器件技术的不断进步，特别是IGBT的不断发展，导致轻型HVD C技术的出现。现在已经投运或即将投运的各项轻型H VD C32程的成功经验表明，该技术正在不断进步和成熟。作为一项新型的输电技术，轻型H VD C以其自身的特点在应用方面显示出了很大的优越性。与新的控制算法相结合，轻型HVDC技术在减少输电线路电压降落和电压闪变、进一步提高电能质量方面能够获得更好的性能；与现有交流输电线路相比，可以大幅度降低线损。HVD C对高品质电能质量和电网运行的灵活性和可靠性要求进一步提高，轻型H VD C技术必将在我国得到越来越广泛的重视，研究和应用。