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摘要:作为一种新兴的输电技术,柔性直流输电技术有效融合了先进的现代科学技术和传统直流输电技术的优势,可以显著提升输电效率,是缓解新时期全球能源短缺和环境污染问题的一项重要技术,具有很强的研究和应用价值。本文从柔性直流输电技术的应用现状入手,明确了其在应用过程中存在的一些问题,然后提出了一些改善建议,希望为新时期国内柔性直流输电技术的发展和研究提供一些借鉴。
关键词:柔性直流输电技术;应用问题;改进对策
在全球经济迅猛发展的背景下,能源短缺问题已经成为制约社会经济可持续发展的重要障碍。为了有效缓解能源短缺问题,就必须要积极研发和应用一些先进的节能技术。柔性直流输电技术则是在此背景下诞生的一种新型输电技术,其可以显著提升输电效率,降低线损量,从而可以有效推动电力产业发展。然而,由于发展起步比较晚,柔性直流输电技术在应用中还存在许多有待完善或解决的问题,这些均是当前值得深入探讨的重要课题。
1柔性直流输电技术的应用现状
柔性直流输电技术本质上是基于直流输电技术,有效融合了一些先进的现代化科学技术,可以实现对功率进行独立控制,且具有比较少的滤波装置和能耗量,在缓解全球能源问题和环境污染问题方面具有积极作用。鉴于柔性直流输电技术的优势,其已经逐渐被应用在诸多领域,常见的主要表现在如下几个方面:
1.1在新能源并网中的应用
相较于传统直流输电技术,柔性直流输电技术不存在交流电缆充电功率问题所引发的输电距离限制问题,具有快速动态无功补偿能力,且不会对接入系统的强弱产生敏感反应,所以可以极大地增强并网系统暂态稳定性,所以可以实现高效接入或外送高比例的可再生能源。比如,针对海上风电场并网而言,借助该输电技术,可以最大程度提升能源利用率,降低了能源消耗量。
1.2在电网互联中的应用
随着柔性直流输电技术研究的深入,同步或异步柔性直流联网技术受到了业界的广泛关注和研究。美国EPRI(电力研究院)提出将柔性直流输电系统应用于北美东部的大电网中,借此来实现将其分割成若干个相互保持异步互联的小型同步电网,这样可以有效地防范大面积电网故障问题的出现;美国ABB企业借助柔性直流输电系统来对交流系统间故障的传递进行隔离等。此外,我国在柔性直流电网建设方面也取得了显著发展成效。2018年2月28日,张北柔性直流工程正式开始建设,这是全球第一个柔性直流电网,可以实现北京负荷中心与张北新能源基地的有效连接,极大地增强了电网供电的稳定性。
1.3在城市供电中的应用
柔性直流输电不会增加系统短路容量,相应的电网故障隔离能力也比较强,所以可以满足大型城市对短路电流限制以及环网解列等要求,同时其无需设置补偿装置,所以可以极大地减少土地占用面积,有助于为城市建设提供良好的发展条件,所以柔性直流输电技术可以在应用于大城市直流供电和电网增容中。比如,2010年,旧金山中心建成的柔性直流输电工程,极大地增强了该市电网供电能力与安全性。
2柔性直流输电技术应用中存在的问题
虽然柔性直流输电技术具有诸多优势,但是其起步比较晚,相关的研究不够深入,实际的应用中可能会受到工作水平、器件工艺以及自身技术缺陷等因素影响而出现一些应用问题。从整体上来讲,当前柔性直流输电技术应用过程中最突出的两个问题表现如下:
2.1单位输送容量成本偏高
柔性直流输电技术应用的最大缺陷就是具有比较高的单位输送容量成本。特别是当前国内柔性直流输电技术的应用还不是非常成熟,相关配套设备的生产厂商还比较少,无法有效确保工程建设的进度,所以实际的应用中需要定制专门的子模块电容器或直流电缆等相关设备,这会大大增加其建设成本。虽然当前国内已经具备了绝缘栅双极型晶体管生产技术,但是还是需要依赖进口的大多数财力,这同样会增加其生产成本。
2.2配套应用设备损耗较大
在柔性直流输电技术应用期间,会涉及到开关、换流站等相关配套应用电力设备的损耗问题。无论采用点平逼近NLS技术还是其他类型的柔性直流输电技术,相应的开关损耗问题均比较严重。相较于传统直流输电技术,柔性直流输电技术的换流站损耗量仅为其1%左右,但是其具有比较小的输送容量,一旦提升其输送容量,那么势必会进一步加剧换流站的损耗。
3柔性直流输电技术应用中存在问题的改进对策
3.1强化技术扶持力度
针对当前柔性直流输电技术应用中存在的输送容量成本高问题,我国需要高度重视对该技术的研究,鼓励相关科研人员可以积极借鉴国外发达国家中的一些成功经验,加快构成一套适应于我国国情的柔性直流输电理论体系,确保可以为生产柔性输电设备奠定坚实基础。与此同时,我国需要给予柔性直流输电技术应用中的相关设备制造商或生产商一些扶持,比如政策优惠,或者强化它们同国外输电设备生产企业的交流和合作,确保可以吸收更多国外设备方面的生产技术和经验。此外,要重视高校教育,开设柔性直流输电技术的专业课程,确保可以更好地发展和应用该技术。
3.2强化损耗问题研究
从本质上来讲,无论是换流站还是开关的损耗问题,均是柔性直流输电技术应用过程中的一种固有属性,实际的解决难度比较大。针对这种情况,我国需要在重视柔性直流输电技术发展的基础上,强化对其损耗问题的研究,必要的时候可以协同其他发达国家的研究人员来共同探讨降低损耗的方法和技术。
总之,柔性直流输电技术的诞生和应用,为新时期电力产业转型发展提供了一个重要的技术工具,同时为缓解全球能源危机和环境污染问题提供了良好的基础支持。柔性直流输电技术在新能源并网、大城市供电与电网互联等领域中均可以取得理想应用效果,但是却伴有单位输送容量成本偏高和配套应用设备损耗较大等问题。因此,为了促进未来我国柔性直流输电技术的发展,强化其推广和应用,就需要高度重视起能耗问题等关键问题的研究,确保可以使其成为推动国内电力行业发展的一项革命性技术。
参考文献:
[1]刘斯佳.柔性直流输电技术的现状及应用[J].科技博览.2017,20(21):366-367.
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