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直流电网关键技术发展与展望 1 1 2 严胜 ，罗湘 ，贺之渊 1. 2. 国家电网公司， 国网智能电网研究院 摘要：随着全球清洁能源大规模开发，将形成全球广泛互联的能源网络，在区域内将呈现出高比例可再 生能源的特征。特高压输电是构建全球能源互联网、输送大规模可再生能源的关键技术；而对于区域内高 比例可再生能源的并网和消纳问题，直流电网技术将是有效的技术手段。许多国家和地区都制定了直流电 网的相关规划，提出了直流电网构建的相关构想。而构建直流电网将面临许多挑战，需要研制高压大容量 DC/DC 电压源换流器、高压直流断路器、大容量 变换器、高压直流电缆等核心装备，突破实时及离线仿真、 控制、保护、安全可靠性评估等关键技术，制定直流电网标准体系。本文基于直流电网的特点，详细调研 和总结了直流电网关键技术和核心设备的必威体育精装版研究进展，提出了构建直流电网面临的挑战和直流电网技术 的未来发展方向，对未来直流电网的构建进行展望，指出未来将形成支撑直流电网构建的基础理论体系， 突破高可靠性、多电压等级的直流电网构建的核心设备，在高比例可再生能源区域内将形成基于柔性直流 技术的直流电网，解决大规模可再生能源的汇集和消纳问题。 关键词：直流电网柔性直流高比例可再生能源电压源换流器直流断路器 1 引言 由于化石能源的日益枯竭和改善环境压力的日益增加，中国乃至世界均面临着能源结构 的战略性调整[1] ，可再生能源的利用和开发受到了世界各国的重视。随着全球清洁能源大规 模开发，电网覆盖范围将进一步扩大至全球，形成全球广泛互联的能源网络，区域内将呈现 出高比例可再生能源的特征。特高压输电是构建全球能源互联网、输送大规模可再生能源的 关键技术；而对于区域内高比例可再生能源的并网和消纳问题，直流电网技术将是有效的技 术手段[2] 。 可再生能源发电具有间歇性与不稳定性特点，集中并网将带来稳定性问题，基于柔性直 流技术的直流电网可以实现多种具有互补特性能源的广域互联，解决区域内高比例可再生能 源的汇集和消纳问题。 由于直流电网在应对大规模可再生能源、平衡区域功率波动等方面的优势，许多国家和 地区都作出了相关规划与构想。2008 年11 月，欧洲各国正式推出了“Super Grid”计划；2011 年，美国也正式提出了“Grid 2030”计划[3] 。我国学者结合中国可再生能源及负荷中心分布特 点，提出了中国直流电网的设想和技术需求，为我国直流电网的研究和建设提供技术参考 [3-4] 。 世界能源战略发展为直流电网的应用提供了广阔的空间，国内外学者在直流电网控制、 保护、仿真、安全可靠性评估等关键技术以及高压大容量电压源换流器、高压直流断路器、 大容量DC/DC变换器、直流电缆等核心设备方面开展了相关研究工作，本文详细调研和总结 了直流电网关键技术和核心设备的必威体育精装版研究进展，并提出了构建直流电网面临的挑战，对直 流电网技术的未来发展进行展望。 2 直流电网的特点 直流电网主要是基于柔性直流技术发展而来的。相对于常规直流输电，柔性直流无需电 网提供换相电压，非常适用于孤岛供电、可再生能源发电并网、大型城市增容改造等应用场 合，是国际上公认的远海风电并网的最佳技术手段。 由于不存在交流电网固有的同步稳定问题，直流电网传输距离基本不受限制，易于实现 广域范围内、跨地区交流电网的智能互联；能够在大范围内实现对风电、水电、火电等多形 态电能的高效统筹，实现较大规模范围内交流电网的电力交易。直流电网能够通过自身内部 功率的快速调控，可在大范围抑制功率波动源对电网稳定性的影响，对可再生能源发电具有 显著的支撑作用。通过直流输电网络，来实现多电源供电、多落点受电的直流电力传输新格 局，可有效降低换相失败等问题的出现，提高整个跨区域交直流混合大电网的安全性。 随着电压源换流器、直流断路器、大容量DC/DC`变换器、直流电缆等技术的发展日益 成熟，基于柔性直流输电的直流电网技术在大规模可再生能源消纳、能源资源优化配置、区 域电力输送交易和电能调控等方面的优势日益突出，已成为智能电网发展的重要技术方向， 是现