HVDC新发展

柔性电力技术研究所1HVDC的新发展柔性电力技术研究所21、特高压直流输电由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网以及高压直流输电系统共同构成的分层、分区，结构清晰的大电网。特高压电网：（国家电网）特高压骨干网架：由1000kV级交流输电网和±800kV级直流输电系统构成的电网。2005年同步电网图柔性电力技术研究所3建设特高压电网的原因１.发电能源资源分布和经济发展极不均衡，决定了能源资源必须在全国范围内优化配置我国水能、煤炭资源较丰富，水电可开发容量和煤炭可采储量分别具世界第一和第二位。柔性电力技术研究所4我国能源资源和经济发展呈逆向分布，能源丰富地区远离经济发达地区：我国可开发的水电资源近２／３分布在西部的四川、云南、西藏地区；如金沙江梯级电站（约70GW），澜沧江梯级电站（约15GW），怒江梯级电站（19GW）等能源分布图，水能分布柔性电力技术研究所5煤炭保有储量的２／３分布在山西、陕西、内蒙古三省区我国煤电基地外送规模一览表水平年外送容量/GW呼盟锡盟、蒙西晋东南陕北宁东哈密20103.04.87.76.01.5201515.621.613.314.43.5202021.939.619.718.011.86.3能源分布图柔性电力技术研究所6而全国约２／３的电力负荷分布在东部沿海和京广铁路线以东地区全国能源传输通道距离:东西2000～3000km，南北800～2000km能源分布图柔性电力技术研究所7煤炭能源输送方式:运煤发电和就地发电输送运煤发电弊端:①环境污染严重,污染治理将大大提高电力能源成本,煤炭的长途运输过程也会污染环境；②造成交通运输压力。一座5GW的电厂日耗煤达4.1万吨,铁路、公路的运输压力极大能源分布图1GW=1000MW柔性电力技术研究所8煤炭能源传输方式就地发电输送：建设坑口电站及综合能源基地,通过输电方式将电能送往负荷中心能源分布图柔性电力技术研究所92.发电设备的规模经济推动特高压电网的形成发电机组不断向单位造价低、效率高的大型、特大型机组发展，目前已发展到亚临界、超临界和超超临界机组。发电机容量/MW3006009001000亚临界超临界超超临界超临界超超临界设计标准煤耗/g/kWh295286275283271柔性电力技术研究所103.减少输电网损促进特高压电网的形成在输送功率相等时，提高输电电压等级，将降低线路上的电流，从而减少有功和无功损耗，提高全网的整体经济效益。柔性电力技术研究所114.限制电网短路电流水平是建设特高压电网的主要动力电网规模越大，电网的短路电流越高。电压等级/kV103566110220允许短路电流/kA17232140允许短路容量/MVA30010002500400015000柔性电力技术研究所125.生态环境友好是建设特高压电网的重要动力输电走廊的布置日益困难,故需更好地使用现有的陆地资源。较高的输电电压为每一条线路走廊输送更大容量提供了手段。额定电压/kV回路数走廊宽度/m走廊利用率走廊倍数每回占用走廊宽度/m/回每回输送功率/GW/回33020760~90013.3~15.81.27~1.538~450.550010450~60020~26.71.045~60110002180~24050~66.70.3~0.490~1205柔性电力技术研究所136.政府的政策与管理促使特高压电网的建设政府要求关停能耗大、效率低、污染大的小机组,并大力发展清洁高效的大机组。柔性电力技术研究所147.现有输电网难以承受远距离、大容量输电500kV电网无论在传输容量、传输长度、限制短路电流水平、缩小线路走廊、降低输电损耗等方面都不能胜任“西电东送、北南南送”的需要。我国拟在俄罗斯、哈萨克斯坦及蒙古建设电厂向中国输电，输电距离在1500～3500km柔性电力技术研究所15我国特高压输电研究现状建设更高一级电压的三大步骤：理论研究；实用技术和实验；电气设备研制和工业性试运行考核。柔性电力技术研究所16中国电科院已着手在北京昌平建设特高压直流输电户外试验场于2006年3月出版：≤特高压交流输电技术研究成果专集（2005年）≥≤特高压直流输电技术研究成果专集（2005年）≥柔性电力技术研究所17等价距离HVDC与HVAC总投资费用相等时，输电线路的长度。研究成果表明：以换流站单位容量造价140万元/MW计，1000kV交流和±800kV直流输电的等价距离是1100～1400km。ＵHVDC系统图柔性电力技术研究所18特高压直流输电UltraHighVoltageDirectCurrenttransmission---UHVDC指±800kV级高压直流输电系统，其系统组成形式与超高压直流输电(EHVDC)相同，但单桥个数、输送容量、电气一次设备的容量及绝缘水平等相差很大，运行方式更为灵活。柔性电力技术研究所19一、UHVDC系统图1交流系统2交流系统800kV极线800kV极线中线柔性电力技术研究所20二、换流器接线图典型方式:每极2组12脉动换流单元串联其他方式:每极2组12脉动换流单元并联图1.每极2组12脉动换流单元串联图2.每极2组12脉动换流单元并联柔性电力技术研究所21三、换流变压器ＵHVDC系统图接线方式：Y0/Y,Y0/△结构形式：单相双绕组柔性电力技术研究所222轻型直流输电名称:•HVDCLight(ABB)•HVDCplus(Siemens)•轻型直流输电(中国)；柔性直流输电•VSC-HVDC:HVDCbasedonVoltageSourceConverter柔性电力技术研究所23轻型直流输电特点：输送容量小（200～300MW以下）；输送距离短；采用电压源型逆变器（由全控器件构成）采用PWM(PulseWidthModulation)技术柔性电力技术研究所24工作原理+Us-UdUd+Uo-+Ud-Ud柔性电力技术研究所25轻型直流输电的应用柔性电力技术研究所26轻型直流输电的应用领域小规模发电•提高可用性和经济性•小规模发电装置向主电网供电•可再生能源发电装置柔性电力技术研究所27轻型直流输电的应用领域向小规模区域负载或海岛供电•从主电网向负荷提供低成本能源•向无源网络供电柔性电力技术研究所28轻型直流输电的应用领域向城市中心供电•利用已有路权，提高供电能力•平衡多路城市供电潮流柔性电力技术研究所29轻型直流输电的应用领域多端直流网络•网络扩充能力•网络结构改变时的鲁棒性柔性电力技术研究所30轻型直流输电的应用领域非同步联网•非同步网络互联•对功率交换的完全控制柔性电力技术研究所31轻型直流输电的应用领域海洋石油平台•由于环保的原因，需要从大陆供电•平台间互联柔性电力技术研究所32轻型直流输电的应用领域改造已有交流输电线路•增加输电能力•提高邻近网络的稳定性柔性电力技术研究所33已投运的轻型直流输电工程Hellsjon试验工程,Gotland工程,