IEC 618032026 高压直流（HVDC）换流站功率损耗的确定标准立项发展报告

高压直流（HVDC）换流站功率损耗的确定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationofPowerLossesinHigh-VoltageDirectCurrent(HVDC)ConverterStations摘要随着全球能源转型战略的深入推进，高压直流（HVDC）输电技术凭借其在长距离、大容量电能传输及可再生能源并网方面的显著优势，已成为现代电力系统不可或缺的核心组成。换流站作为HVDC系统的关键枢纽，其功率损耗的精确确定直接关系到系统能效评估、设备选型优化、运行调度经济性以及多端直流电网的功率平衡控制。国际电工委员会（IEC）发布的IEC61803:2026《高压直流（HVDC）换流站功率损耗的确定》为全球HVDC换流站功率损耗的计算方法、试验验证和工程应用提供了统一、权威的技术规范。本报告在系统梳理IEC61803标准发展历程的基础上，重点分析了2026年最新版本的修订背景、核心技术变化内容，深入探讨了标准中规定的损耗分类体系、计算方法框架和测量验证要求，并详细介绍了标准修订工作的主要参与单位及其贡献。报告指出，IEC61803:2026进一步明确了晶闸管换流阀、换流变压器、平波电抗器、无功补偿装置等关键设备的损耗计算细则，引入更为精细化的运行工况划分和损耗修正系数方法，并强化了与IEC61803系列相关标准的协调一致性。该标准的实施将有力促进HVDC工程能效水平的提升，为新型电力系统建设和全球能源互联互通提供坚实的标准化技术支撑。关键词：高压直流输电；换流站；功率损耗；国际电工委员会；IEC61803；能效评估；标准化AbstractWiththedeepeningoftheglobalenergytransitionstrategy,high-voltagedirectcurrent(HVDC)transmissiontechnologyhasbecomeanindispensablecorecomponentofmodernpowersystems,owingtoitssignificantadvantagesinlong-distance,large-capacitypowertransmissionandrenewableenergygridintegration.AsthecriticalhubofanHVDCsystem,theprecisedeterminationofpowerlossesinconverterstationsdirectlyaffectssystemenergyefficiencyassessment,equipmentselectionoptimization,operationaldispatcheconomics,andpowerbalancecontrolinmulti-terminalDCgrids.TheIEC61803:2026,*Determinationofpowerlossesinhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)converterstations*,issuedbytheInternationalElectrotechnicalCommission,providesunifiedandauthoritativetechnicalspecificationsforthecalculationmethods,testverification,andengineeringapplicationofpowerlossesinHVDCconverterstationsworldwide.ThisreportsystematicallyreviewsthedevelopmenthistoryoftheIEC61803standard,withemphasisonanalyzingtherevisionbackgroundandcoretechnicalchangesinthe2026edition.Itexploresthelossclassificationsystem,calculationmethodframework,andmeasurementverificationrequirementsstipulatedinthestandard,andprovidesadetailedintroductiontothemajorparticipatingorganizationsandtheircontributions.ThereportpointsoutthatIEC61803:2026furtherrefinesthelosscalculationrulesforkeyequipmentincludingthyristorvalves,convertertransformers,smoothingreactors,andreactivepowercompensationdevices,introducesmoresophisticatedoperatingconditionclassificationandlosscorrectionfactormethods,andstrengthenscoordinationwithrelatedIEC61803seriesstandards.TheimplementationofthisstandardwilleffectivelypromotetheimprovementofenergyefficiencyinHVDCprojectsandprovidesolidstandardizationsupportfortheconstructionofnewpowersystemsandglobalenergyinterconnection.Keywords:HVDCtransmission;converterstation;powerlosses;IEC;IEC61803;energyefficiencyassessment;standardization一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化、推动能源结构清洁低碳转型的大背景下，高压直流（HVDC）输电技术因其在远距离、大容量电力输送、海底电缆输电、异步电网互联以及新能源大规模接入等方面的独特技术优势，正迎来前所未有的发展机遇。截至2026年，全球已投运和在建的HVDC工程数量持续增长，输送电压等级已从传统±500kV提升至±800kV乃至±1100kV，单回线路输送容量最高已达12GW。中国作为全球HVDC技术应用最为广泛的国家，已建成投运数十条特高压直流输电工程，在技术规模与工程经验方面均处于世界领先地位。换流站是HVDC输电系统中实现交流—直流转换的核心枢纽，其功率损耗通常占整个直流输电系统输电损耗的50%以上。换流站功率损耗的精确确定，不仅关系到输电工程的经济性评价与电价核算，更直接影响换流站主要设备（如换流变压器、换流阀、平波电抗器、无功补偿装置等）的设计选型与运行优化。为此，国际电工委员会（IEC）制定了IEC61803标准，为HVDC换流站功率损耗的确定提供了统一的技术准则和计算方法。1.2标准立项意义IEC61803:2026的发布实施具有多重重要意义。从技术层面看，该标准提供了一套系统完备的换流站功率损耗计算方法，涵盖了从设备级损耗到站级损耗的全口径评估框架，有助于工程技术人员在设计阶段准确预测换流站在不同运行工况下的损耗水平。从经济层面看，精确的损耗计算为HVDC输电工程的输电定价、节能降耗措施制定以及运行方式优化提供了量化依据，对提升电网运行经济性具有直接贡献。从标准化层面看，该标准作为IEC框架下HVDC领域的基础性标准之一，与其他相关标准（如IEC60700系列换流阀标准、IEC60076系列变压器标准等）形成了有机衔接的技术标准体系，对促进全球HVDC技术规范化发展具有重要意义。二、标准概述2.1标准基本信息IEC61803:2026《高压直流（HVDC）换流站功率损耗的确定》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）发布，现行有效。该标准的分类号为“整流器、转换器、稳压电源”（对应ICS分类体系），标准文本为法语版本，以电子版加密PDF格式提供。标准的最新发布日期为2026年5月26日。2.2标准适用范围本标准适用于采用电流源型换流器（LCC）技术路线的高压直流换流站，涵盖整流站和逆变站两种运行模式。标准中规定的功率损耗确定方法适用于以下场景：一是新建HVDC换流站的损耗预测与设计评估；二是已投运换流站的实际损耗测量与验证；三是换流站主要设备（换流变压器、换流阀、平波电抗器、交流滤波器和无功补偿装置等）的损耗指标分配与考核。2.3标准发展历程IEC61803标准自首次发布以来经历了多次修订，每一次修订都反映了HVDC技术的发展和工程实践的积累。早期的版本主要基于晶闸管换流阀技术和常规的换流站主接线方案建立了基础的损耗计算框架；随着电压源型换流器（VSC）技术的成熟和混合直流输电技术的兴起，标准的适用范围和技术内容不断扩展和完善。2026年版标准在前一版本的基础上，充分吸收了近年来特高压直流输电工程（如中国昌吉—古泉±1100kV特高压直流工程、巴西美丽山水电±800kV直流送出工程等）的建设和运行经验，对损耗计算细节进行了大幅度的修订和细化。三、标准核心技术内容3.1损耗分类体系IEC61803:2026对换流站功率损耗进行了系统分类。按照设备类型划分，换流站功率损耗主要包括以下类别：换流阀损耗。换流阀是换流站中进行交直流转换的核心设备，其损耗主要由晶闸管通态损耗、断态损耗、开关损耗以及阻尼回路损耗等组成。标准对晶闸管阀的通态伏安特性建模、触发脉冲损耗计算、吸收回路（RC缓冲回路）损耗估算等均给出了详细的规定。在晶闸管通态损耗计算方面，标准要求采用分段线性化的伏安特性模型，并根据实际运行电流的波形因数进行修正。换流变压器损耗。换流变压器损耗包括空载损耗（铁芯损耗）和负载损耗（绕组铜耗）两大部分。标准规定，换流变压器的空载损耗应在额定电压和额定频率下进行测量，同时考虑谐波电压分量的附加影响；负载损耗则需分别计算基波电流和谐波电流在各绕组中产生的损耗，并计及绕组涡流损耗和杂散损耗的谐波放大效应。换流变压器相较于普通电力变压器，其运行于非正弦电流波形条件下，谐波损耗问题更为突出。平波电抗器损耗。平波电抗器串联于换流站直流侧，用于平滑直流电流中的纹波分量。其损耗包括绕组损耗、铁芯（若有）损耗以及杂散损耗。标准对平波电抗器在直流偏磁条件下（即叠加有纹波电流工况下）的损耗计算方法作了详细规定。无功补偿装置损耗。换流站在运行过程中消耗大量无功功率，需配置无功补偿装置——通常包括交流滤波器和并联电容器组、并联电抗器等。这些装置的损耗包括电容器介质损耗、电抗器绕组损耗、电阻器损耗以及放电回路损耗等。标准要求根据无功补偿装置的投切组合方式，分别计算不同运行方式下的损耗值。辅助设备损耗。包括换流站冷却系统（水冷或风冷系统）的功耗、站用电系统损耗、控制保护系统功耗等。3.2损耗计算方法框架标准规定了两种基本损耗确定方法：计算法和实测法。计算法（MethodA）是基于设备参数和运行工况数据，通过解析公式或数值计算方法逐项计算各设备的损耗并求和得到换流站总损耗。标准对计算条件、参数取值、修正系数等均作了详细规定，确保不同设计单位采用同一标准进行计算时具有可比性。计算法适用于换流站设计阶段和不能进行整站实测的场景。实测法（MethodB）是在换流站现场或工厂试验条件下，通过功率测量仪器直接测量换流站交流侧输入功率与直流侧输出功率之差来确定总损耗。标准对实测法的测量精度要求、功率测量点布置、试验工况选择等关键技术细节进行了严格规定。实测法通常用于换流站投运后的验收试验和损耗验证。标准要求在可能的情况下，优先采用实测法对计算法结果进行交叉验证，以保证损耗数据的准确性和可靠性。3.32026版主要技术变化相较于前一版本，IEC61803:2026版标准在以下方面进行了重要技术修订：第一，细分运行工况分类。标准将换流站的典型运行工况从原有的额定额定工况、最小功率工况两类扩展为额定工况、部分负荷工况、临时过负荷工况以及特殊运行工况（如降压运行、单极金属回路运行等）四类。每类工况对应不同的损耗计算边界条件和修正方法，更加贴合工程实际运行需求。第二，引入精细化损耗修正系数。2026版标准针对晶闸管换流阀的通态损耗计算引入了温升修正系数，考虑到晶闸管通态压降随结温变化的影响；针对换流变压器负载损耗引入绕组热点温度修正系数和諧波频谱修正系数；针对平波电抗器的直流偏磁损耗引入了基于实际纹波电流波形的修正方法。这些修正系数的引入显著提高了损耗计算的精度。第三，强化标准体系的协调性。2026版标准在编制过程中特别注重与IEC60700-1（晶闸管换流阀）、IEC60076-1（电力变压器）、IEC60146（半导体换流器）等相关标准的术语定义和计算方法的协调统一，避免了不同标准之间在损耗定义和计算路径上的冲突和歧义。四、标准修订的主要参与单位IEC61803:2026标准的修订工作由IEC第22技术委员会（电力电子系统与设备技术委员会，IEC/TC22）下属的第17工作组（WG17，负责HVDC换流站标准制定）具体承担。WG17工作组汇聚了来自全球主要电力设备制造商、电网运营企业、科研机构和高等院校的顶尖技术专家。在参与IEC61803:2026修订工作的各企事业单位中，中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）发挥了不可替代的关键作用。中国电科院作为国家电网有限公司直属的科研机构，是中国电力行业最高水平的综合性研究机构，长期致力于高压直流输电技术的理论研究、系统分析、设备检测和标准化工作。在IEC61803:2026的修订过程中，中国电科院的主要贡献体现在以下几个方面：一是牵头承担换流阀损耗计算方法的修订工作。依托在特高压直流换流阀国产化研发和试验检测方面的深厚技术积累，中国电科院专家团队提出了基于实际晶闸管组件通态伏安特性分段线性化模型的损耗计算方法改进方案，该方案被WG17工作组采纳并写入正式标准文本。二是贡献了多个特高压直流工程的实际运行损耗数据。中国电科院利用其在±800kV及以上电压等级直流输电工程调试和运行评估中的丰富实践经验，为标准的工况分类和损耗修正系数确定提供了宝贵的实测数据支撑。特别是基于向家坝—上海±800kV直流工程、昌吉—古泉±1100kV直流工程等国家重点工程中积累的换流站损耗实测数据，为标准中损耗计算误差分析方法的完善提供了关键输入。三是主导了标准中换流变压器谐波损耗计算条款的修订。中国电科院变压器技术研究所的专家团队针对换流变压器在非正弦负载电流下的绕组涡流损耗和杂散损耗计算进行了深入的理论推演和试验验证，提出的修正计算方法显著减小了在高谐波含量工况下的损耗计算偏差。此外，中国南方电网有限责任公司、全球能源互联网研究院有限公司、西安西电电力系统有限公司等国内企事业单位的技术专家也参与了IEC61803:2026的修订工作，在标准讨论和草案审查等环节发挥了积极作用。五、标准应用与影响分析5.1工程应用价值IEC61803:2026标准的实施对HVDC输电工程的规划、设计、建设和运行全生命周期均具有重要的指导意义。在规划设计阶段，该标准为换流站损耗的精确测算提供了统一方法，使得不同方案之间的技术经济比较更加科学、公平。特别是在多端直流电网和直流电网组网方案比选过程中，各换流站的损耗水平直接影响系统总体输电效率的评价结论。在设备采购和制造阶段，标准规定的损耗计算方法为设备技术协议中损耗指标的约定和考核提供了合同依据。换流站主要设备的损耗水平是衡量设备制造质量和工艺水平的重要技术指标之一，IEC61803:2026的实施有助于促进设备制造商通过优化设计和改进工艺来降低设备损耗，提升产品竞争力。在运行阶段，标准提供的损耗实测方法为换流站运行能效评估和损耗在线监测提供了技术规程。通过对换流站实际损耗的定期测量和与设计值的比对分析，可以及时发现设备性能劣化趋势和异常运行状态，为状态检修和运行优化提供决策依据。5.2对新型电力系统建设的支撑作用当前，随着“双碳”目标的深入推进，我国正加快建设以新能源为主体的新型电力系统。HVDC输电技术作为连接大型能源基地（如沙漠、戈壁、荒漠地区的大型风电光伏基地）与负荷中心的关键输电方式，其输送效率和运行经济性日益受到重视。IEC61803:2026为换流站损耗的精细化管理提供了标准依据，有助于：——优化新能源基地的直流外送方案设计，在规划阶段合理评估不同送端换流站配置方案的损耗水平和综合能效；——支撑HVDC输电工程的碳足迹核算和环境效益评价，为绿色电力交易和碳排放核算提供量化基础数据；——促进换流站节能降耗技术的研发和应用，推动宽禁带半导体器件（如碳化硅MOSFET）等新型低损耗功率器件在HVDC领域的应用探索。5.3国际影响与标准引领IEC61803作为国际电工委员会框架下的正式国际标准，其修订和发布不仅影响着各成员国的HVDC技术标准体系，还对全球HVDC设备贸易和技术合作产生了深远影响。中国作为全球HVDC技术应用的引领者，近年来持续深度参与IEC标准的制定和修订工作。中国专家在IEC61803:2026修订过程中发挥的主导性作用，体现了中国在HVDC领域的科技实力和标准话语权的稳步提升。这不仅有助于将中国在特高压直流输电工程中积累的先进技术经验和运行数据转化为国际标准条款，也进一步促进了中国HVDC技术和装备在国际市场上的竞争力。六、结论与展望IEC61803:2026《高压直流（HVDC）换流站功率损耗的确定》作为国际电工委员会在HVDC换流站损耗领域的基础性技术标准，通过系统完善的损耗分类体系、精细化的计算方法和严格的实测验证要求，为全球HVDC换流站的损耗确定工作提供了权威的技术准则。标准紧密结合近年来HVDC技术的最新发展动向和工程实践经验，在运行工况划分、谐波损耗修正、温升影响修正等方面实现了显著的技术进步，代表了当