轻型高压直流输电的应用领域

作为一项新技术,目前HVDCLight的工程应用实例还相当少。截至目前,以下轻型直流输电工程已投入实际运行。项目名称国家长度/km电压/kv容量/MVA试运行时间主要目的Hellsjon试验项目瑞典10 103 1997.3轻型高压直流输电试验,互联两个交流电网瑞典Gotland Light 70 80 50 1999.12风力发电直联澳大利亚65 80 180 2000.6交流电网与电力市场的异步互联麦4 9 8 2000.9小风电鹰通美国背靠背15.9 36 2000.12交流电网间异步互联美利联澳大利亚180 150 200 2002.6 5438+00南澳电网与维多利亚电网间互联交叉声电缆美国40 150 330 2002.7电力互联 电网互联NORD E.ON 1德国203 150 400 2009沿海风电Valhall海上油田(HVDCValhall)德国挪威292-150782010电机变频驱动TransBay美国88 2004002011城市供电Caprivi link纳米比亚950 350 300 200

清洁可再生能源已接入电网。受环境条件限制,清洁能源发电一般装机容量小,供电质量低,远离主电网,如中小型水电站、风电场、潮汐电站、太阳能电站等。由于其运行成本高,交流线路输送能力低,在经济上和技术上都难以满足要求。利用HVDC Light实现与交流电网的互联,是充分利用可再生能源的最佳途径,有利于环境保护。

(2)当需要在异步运行的独立电网之间交换小容量有功功率时,可采用轻型高压直流(HVDC Light)组网。区域电网间的互联是未来电网的发展方向,不仅可以增加系统运行的灵活性和可靠性,而且对电力市场的发展具有重要意义。

(3)向偏远和小负荷地区供电。对于一些偏远的小城镇、村庄或海岛,负荷通常较小,波动较大,向这些地区供电不经济,有时还会受到交流输电功率极限的限制,不是一个好的选择,而且传统的高压直流也无法向无源网络供电。从输电性能来说,轻型高压直流可以向无源纯负荷供电,且不受输电距离的限制,因此轻型高压直流是向偏远小负荷地区供电的理想选择。

(4)环境敏感区域(如城市中心)的应用。通过交流线路向市中心增加新的传输容量是昂贵的,并且在某些情况下,很难获得新的传输走廊。DC电缆比交流架空线路需要更少的空间,但它的传输容量比交流电缆大。此外,高压直流轻型系统具有独立调节有功功率和无功功率的能力,使系统在输送有功功率的同时,保持两侧交流系统电压不变,从而提高电能质量。因此,如果市中心需要更多的电力,DC电缆往往是唯一现实的解决方案。

(5)满足电力市场交易对输电网的要求。轻型直流输电技术的应用不需要考虑被连接交流系统的短路容量,对被连接交流系统几乎不会产生影响。它可以很容易地实现异步电网之间的互联,促进大规模统一电网的形成,而且如前所述,轻型高压直流的应用还可以提高系统的稳定性。显然,保证电力系统的稳定性是电力市场化改革的前提。此外,HVDC Light还可以实现完全独立的有功和无功双向控制,在电力市场条件下意义重大。这意味着它不仅可以用于不同电网之间的电能交易,还可以为双方电网提供辅助服务。如果HVDC Light得到广泛应用,甚至可以实现不同电网之间的不同电价。

(6)形成多端系统,由于每个电压源换流器的输出极性相同,所以很容易集成一个多端系统,任意数量的VSC可以连接到固定极性的DC母线上,形成与交流系统布局相同的网状DC系统。该系统可为多个岛屿、海上钻井平台或孤立负载供电。

目前,亚洲首个轻型直流输电示范工程——上海南汇风电场轻型直流输电工程已成功投入试运行。这是我国第一条具有完全自主知识产权、具有世界一流水平的高压直流轻型线路。也是我国大功率电力电子领域的又一重大创新。示范工程的输电能力为20MW,DC电压等级为30kV。是国家电网公司重大科技示范工程,标志着国家电网公司成为继ABB、西门子之后,全球第三家掌握该技术的公司。