高压直流输电技术

高压直流(HVDC )输电技术概述，第2页，电压等级划分：交流： 330kV，500kV和750kV超高压1000kV超高压直流： 500kV超高压800kV超高压，第3页， 主要内容1 .直流输电技术的发展2 .我国高压直流输电的发展现状3 .直流输电与交流输电的比较4 .柔性直流输电技术，第4页，1 .直流输电技术的发展，直流输电阶段的发电， 输电和消耗功率为直流交流输电相位的远距离输电减少输电线中的功率损失改变电压交流输电交流输电和直流并存：输电容量大、距离远、传输损失低、节约用地通路的远距离海底电缆和地下电缆的输电、不同频率的电网间的网络和输电等优点，第5页， 1 .直流输电技术的发展、直流输电的发展与换流技术有着密切的关系，特别是高电压、大功率换流设备发展的第一阶段：水银电弧阀换流时期1901年发明的水银电弧换流管只能用于整流。 1928年成功开发出了具有闸门控制能力的水银电弧阀，可用于整流，解决了变频器问题。 大功率水银电弧阀使直流输电成为现实。 1954年世界上首次采用汞弧阀的直流输电工程(哥特兰直流工程)在瑞典上市，1977年最后完成了采用汞弧阀的直流输电工程(纳尔逊河I期工程)。 第6页，1 .直流输电技术的发展，第一阶段：水银弧光灯转流时期全球引进12项水银弧光灯转流直流工程，其中最大输电容量为1600MW (美国太平洋联络线期工程)，最高输电电压为450kV (纳尔逊河期工程)，最大输电距离为1362km (太平洋联络线期工程) 但汞弧灯的制造技术复杂，价格昂贵，反电弧故障率高，可靠性差，运行维持不便等因素，直流输电的应用和发展受到限制。 第7页，1954年第1套Gotland线路的汞弧管，第8页，第1 .直流输电技术的发展，第2阶段：晶闸管阀转流时期的1970年代以后，电力电子技术和微电子技术的快速发展，高压大功率晶闸管的诞生，晶闸管转流阀和计算机控制技术的直流输电第9页，1 .直流输电技术的发展，第2阶段：采用晶闸管阀换流时期最初的晶闸管换流阀的HVDC系统是加拿大1972年设立的依尔河系统，运行电压为80kV、输送容量为320MW的背对背直流输电系统。 目前，国外运输容量最大的是1984年巴西建成的伊泰普水电站600kV的超高压直流输电工程，两次运输6300MW，线路全长1590km。 第10页，1 .直流输电技术发展，晶闸管换流阀特点：体积减少，成本降低； 可靠性提高的晶闸管换向阀无反弧故障，且制造、试验、运行维持和检修比汞弧阀简单方便。 第11页，晶闸管换向阀，第12页，第1 .直流输电技术的发展，第3阶段：新型半导体换向设备的应用20世纪90年代以后，绝缘栅双极晶体管(IGBT )得到广泛应用，1997年世界上首次使用IGBT构成电压源换向器的直流输电工程目前世界上最大的IGBT轻型HVDC是北欧地区Estlink海底电缆工程，运行电压150kV，传输容量350MW，电缆全长105km。 13页，1 .直流输电技术的发展，第三阶段：新型半导体换流设备的应用LHVDC采用IGBT器件构成换流器，功能强、体积小，可以减少换流站的滤波装置，省去换流变压器，整个换流站可以转移。 并且，通过采用可关断的设备转换器，能够避免替换失败。 但是，IGBT电力小，损失大，不利于大型直流输电工程的采用。 最新开发的栅极转相晶闸管(IGCT )和大功率碳化硅元件，其元件电压高、通电能力强、损耗低、可靠性高。第14页，应用直流输电时，超过30km左右的海底电缆输电100kV舟山直流输电工程的两个交流系统之间的异步连接远距离大容量架空线输电用地下电缆为大城市供电，协助新能源输电，第15页，第2页，我国高压直流输电的发展现状，1989年，我国自主葛洲坝上海(葛上线)是我国首家高压直流输电工程(500kV，1200MW，1064km )。 截至2007年10月，中国建成葛(洲ba )上海、三(峡)常(州)、三(峡)广(东)、三(峡)上海、天(天生桥)广(东)、贵(州)广(东) I次、次等7个超高压直流输电工程和灵宝直流背靠工程，直流输电线路总长达7085km，输电容量达1856万kW 第16页，舟山直流工程地理位置图，第17页，三广直流工程惠州换流阀，第18页，第2页，中国高压直流输电的发展现状，云广直流工程是世界上第一个电压等级最高的800kV特高压直流输电工程，西至云南滁州县，东至广州增城市，输电距离1438km，额定输电容量5000MW 主要将小湾、金安桥水电站电力输送至广东负荷中心。第19页、2 .我国高压直流输电的发展现状，2010年7月8日正式上市的房屋坝上海800kV特高压直流输电示范工程，从四川复龙换流站到上海奉贤换流站。 额定输送容量6400MW，最大输送功率7000MW，额定电流4000A，直流输电线路经过八省市，全长1907km。 第20页，特高压直流输电示范工程，第21页，第22页，第23页，第2 .我国高压直流输电的发展现状，2010年9月28日，呼伦贝尔辽宁500千伏直流输电工程正式完成。 额定输送容量3000MW、额定电流3000A、直流输电线路全长908km。 这是我国首次采用直流输电技术的煤电基地电力外送工程，也是东北电网的首条直流线路。 24页，2 .中国高压直流输电的发展现状，2012年12月12日，由中国自主开发、设计、建设的四川锦屏江苏苏南800千伏高压直流输电工程发货。 额定输送容量6400MW，额定电流4000A，直流输电线路流经四川、云南、湖南、湖北、浙江、安徽、江苏八省市，全长2059km，总投资220亿元。 是目前世界上输电距离最远的特高压直流输电工程。第25页，第26页，第2 .我国高压直流输电的发展现状，2013年9月3日，云南糯扎渡电厂输电广东800千伏直流输电工程电极低端投入试验运行，开始向广东输电，输送容量125万千瓦。 莫扎渡直流工程西至云南普洱换流站，东至广东江门换流站，线路全长1413公里，额定输送容量500万千瓦。 糯扎渡、溪洛渡输电广东直流工程开工后，云输电粤四条直流通道的输电容量达到1640万千瓦，南方电网形成“八交八正”共16条500千伏以上的西电东输通道。 27页，2 .我国高压直流输电的发展现状，2013年10月12日，世界首个500千伏同塔二次直流工程，目前世界上500千伏最大容量直流输电工程溪流渡右岸电站输电广东同塔二次直流输电工程(简称溪流渡直流工程)第一电极2开始试运行，向广东输电溪洛渡直流工程从云南昭通换流站开始，到广东从化换流站，线路全长21286km，额定输送容量6400MW。 28页，2 .中国高压直流输电的发展现状，2014年7月3日，溪流渡左岸浙江金华800千伏高压直流输电工程正式上市，这是目前世界上输电容量最大的直流输电工程。 工程从宜宾双龙换流站开始，到浙江金华换流站，经过四川省、贵州省、江西省、湖南省、浙江省5省，线路全长约1680km，工程总投资238.55亿元，额定输送功率为8000MW。29页，2 .我国高压直流输电的发展现状，2014年国家发改委批准建设的宁东浙江800千伏高压直流工程预计于今年9月底开工，2016年6月底完工。 额定输送容量8000MW，全长1720km，直流输电线路从宁夏银川境内的宁东换流站，经过宁夏、陕西、山西、河南、安徽、浙江六省区，停在船坞镇绍兴换流站。 30页，2 .我国高压直流输电的发展现状，建设中的大连跨海柔性直流输电工程是目前世界上内容量最多的柔性直流输电工程。 该工程输送容量1000MW，直流电压320kV，直流电流1600kA，直流电缆全长约59.2km，其中46km海底电缆主要用于大连城市地区供电。 31页，3 .直流输电与交流输电的比较，3.1技术比较直流输电的优点通过比较远距离大功率输电的输电功率的大小和方向，直流输电的访问不增加以往电力系统的短路电流容量，不受系统稳定极限的限制直流输电工序的一个极发生故障时，另一个极继续运行， 发挥过载能力可维持输送功率，减少输送功率损失，32页，3 .直流输电与交流输电的比较，3.1技术比较直流输电优点的直流系统本身具有调制功能，根据系统的要求使机电振动产生衰减，使低频振动衰减， 33页3 .直流输电与交流输电的比较，3.1技术比较直流输电的优点大的电力网间通过直流输电互连(例如背靠背方式)，没有两个电力网间的相互干扰和影响， 根据需要迅速地沿着电力交换输电线的电压分布平稳，没有电容电流，无需并联电抗补偿，极化分期建设和扩展容易，能够尽早发挥效益，第34页3 .直流输电和交流输电的比较， 3.1技术比较直流输电的缺陷逆变器工作时消耗大量的无功功率而输出的40%60%被消耗，因此补偿晶闸管过载的能力低的直流输电在将大地或海水作为回流电路的情况下，会给沿途的地下或海水中的金属设施带来腐蚀，对通信或航海造成干扰的直流电流不会过零， 直流断路器消弧困难，35页，3.2经济比较，直流架空线路投资省输送相同电力的情况下，直流输电所使用的线材为交流输电的2/3l/2直流电缆线路投资少换流站在相同条件下输电线路的长度比等价距离长的情况下， 采用直流输电所需建设费用低于交流输电省运行费用，第36页，第3.2经济比较，第37页，高压直流输电系统经济优势：等效距离，直流输电线路成本低于交流输电线路，但换流站成本远高于交流变电站。 架空线路超过600-800km，电缆线路超过40-60km，直流输电被认为比交流输电经济要高。 随着高压大容量晶闸管和控制保护技术的发展，换流设备成本逐渐下降，等效距离缩短，直流输电近年来发展迅速。 38页，特高压直流输电特点：优点：提高传输容量和传输距离提高电力传输经济性：减少线路损耗，节约工程投资回廊。 缺点：系统稳定性和可靠性问题突出，39页，4 .基于柔性直流输电技术、电压源逆变器、自断路器件和脉宽调制(PWM )的新型直流输电技术。 CIGRE和IEEE命名为VSC-HVDC电压源转换器高压直流输电。 ABBHVDCLight/轻量直流输电，注册商标SiemensHVDC plus (powerlinkuniversalsystem ) /新的直流输电，注册商标国内HVDCFlexible/柔性直流输电。40页，4 .柔性直流输电技术，与以往直流输电的比较：容量范围：以往的直流输电的经济容