关于柔性直流输电在城市电网中的应用研究

关于柔性直流输电在城市电网中的应用研究

李超王江涛赵朝伟孙小平

（西安西电电力系统有限公司陕西省西安市710065）

摘要：城市快速发展的过程中，人们对城市的供电的需求不断增长，这也让城市电能面临着更大的挑战与困难。在城市中发生停电时间对与城市的发展来说是有危害的，柔性直流输电技术为城市的电网供电提供了安全的保障，是城市电网新的技术。因此，本篇文章主要对柔性直流技术在城市电网中的应用研究进行论述，论证其在城市电网中的重要作用。

关键词：柔性直流输电；城市；电网

引言

在现代化的城市建设之中，电网是重要的基础设施之一。随着城市化建设的进程不断的加快，城市化脚步不断向前推进，城市负荷压力也逐渐地加大，对供电的质量要求也就随之增加。而柔性直流输电技术能够利用自身优势在城市的电网中，解决现如今城市电网中供电上存在的问题，维持城市电网稳定运行，对城市电网的发展具有现实意义。

一、柔性直流输电技术

柔性直流输电技术采用的是全控型组成的电压源换流器，利用其独立的调节和无功率的优势，实现对其进行随时的开通和关断工作，解决了常规供电存在的缺陷。赫尔斯杨工程是世界上第一个直流输电的试验工程，从它的运行的情况上看，由于其在输送功率以及输送距离上运行都较为稳定，换流器也能够满足各方面的技术要求，被逐渐地推广使用。

柔性治理技术是在VSC的直流输电技术上发展而来的，与常规的输电系统相比具有独特的优势。首先，在无源网络供电方面，VSC能够自动的将其进行关断工作。其次，能够独立对有功和无功率的输电进行控制，实现换流器的象限运行。柔性直流输电技术由于其直流输电功能和运行上的独特的优势，与传统的输电方式比在控制上灵活性更强。在未来的发展之中，柔性直流输电依靠与电子技术的发展，柔性直流输电能够更好的解决远距离的输电技术，对大容量的输电等上会发挥出其优势。柔性直流输电技术是未来城市电网发展的主要依托。

二、当前城市电网中存在的主要问题

当前城市建设化发展导致城市电网的用电负荷压力剧增，城市电网在供电能力、远距离输送电能等方面上都存在着诸多的问题，对城市电网的安全稳定运行存在着严重的威胁。城市的发展，让电网的输电能力以及供电能力依靠性较差，以往的供电系统不足以维持现如今的城市电网的负载需求，影响电网的安全运行，更加影响了城市电网的发展。

2.1城市电网短路电流过大

城市电网的快速发展，城市的用电负荷以及密度的增加，虽然，城市的电所已经覆盖城市市区中心几乎所有场所，电网的结构也得到了不断地发展与完善。但是在城市电网短路中的电力过大的原因，在电网进行供电中就电弧出现短路容量与固定标准的短路容量不相符合，超过了开断能力，引发事故的发生。例如，在如今发展的比较迅速地大城市背景、上海等地，就由于城市电网的变电站的短路电流过大，从而制约了电网的发展，也对电网的运行造成了安全影响[1]。

2.2城市负荷中心缺乏足够的电压支撑

在我国市场经济迅速发展的背景之下，人们对电力需求更加的大，尤其是城市对电能的负荷需求增长更为迅猛。由于城市受到土地资、水、输电线路等因素的限制，造成了如今新电源距离远，产生功率大等现状，除此之外，电网中广泛使用调分头变压器和并联的电容器，这都给电压带来稳定性上的安全隐患。还有就是对电压的稳定性能造成影响的就是不良的负荷，尤其是在城市温控负荷中的区域特别的明显。电源与城市负荷中心的距离比较远，因此，负荷中心得到的电源支撑就会比较弱，就会造成电压支撑能力不足的现象，从而影响城市电网的稳定运行，造成事故的发生。

2.3电流调节不灵活、抗扰动能力较差

在以往的城市电网电流的调解工作中，就只需要调节工作人员对及其进行合理的调度，将电流调制标准要求即可。但是这种调节的方式已经不能够满足于当今的电力系统的运行要求。这种调节手段对电网的可控性操作较差，极容易造成

功率分布以及走向不合理，导致电网设备以及电网线路超载，设备功率损耗加重，引起电网稳定性出现问题[2]。当前，城市电网由于缺乏灵活的调节能力，没有对电网进行合理的控制，造成了电网系统的抗干扰能力较弱，对事故发生没有可控性，就会导致电网中出现停电事故。

三、有效提升城市电网中柔性直流技术的策略

3.1增强城市电网的供电能力，满足城市负荷需求

柔性直流输电的直流电缆的主要聚合物是先进的交联聚乙烯，这种挤压聚合物直流电缆占用的空间较小，具有很强的输电能力，并且在现有的交流电缆和线路走廊之内都可以进行安装，可以说是非常的便捷，充分的利用输电走廊，让城市电网的供电能力增强，让城市的负荷需求得到了满足。

3.2提供必要的无功支撑，克服限制电压稳定性因素

在城市电网之中应用柔性直流输电技术，可以快速并且独立的对有功和无功进行有效的控制，并且能够达到输送电能功率快、控制灵活的目的，与此同时，柔性直流技术还能够稳定电压，动态的对无功功率进行有效的补偿。柔性直流技术的这个优势能够对城市中心地带的符合电能进行缓解。因此，在柔性直流技术在应用于城市电网的时候，一定要切记为其提供无功支撑，缓解城市负荷中心区域的电能负荷，从而保证城市电网能够平稳有效安全的运行。

3.3提高城市电网的可控性和安全性

柔性直流输电能够快速的调节电力，并且可以控制的目标具有多样化，能够对城市电网的运行的电流进行合理的控制与调节。在电网的电流一旦发生故障的时候，交流系统能够快速的对故障进行处理，防止安全事故范围的扩大。另外，提高城市电网的可控性和安全性，能够对电网的稳定性和可靠性进行提升，从而达到增加短路电流容量，改善电能质量的效果。

3.4增强城市电网建设的可实施性

柔性直流输电具有占有面积小、结构密集等特点，使得其在流水线以及安装上的周期时间与以往的输电时间缩短[3]。柔性直流输电电缆的主要材料采用的是新型的交联聚乙烯挤压聚合物，因此，在安装上更加的便捷、容易，并且安装的速度也是非常的迅速。增强城市电网建设的可实施性，让无油、干扰小的电缆应用在城市电网的建设之中，能够有利于电网建设和市政的环境建设实现协调发展，节省了电网建设的成本，还能够与电力市场的发展相吻合，从而促进电网的平稳运行。

3.5满足电力市场要求，方便新能源接入

柔性直流输电可以实现电力市场发展的要求，利用其灵活的控制能力，快速的对电力进行控制，为电网提供了无功的辅助服务，最大程度上满足城市用户的需求。城市电网要尽最大的可能满足于市场，柔性直流输电可以依据自己的象限运行，快速的将有功功率和无功功率进行控制与调节，有效的控制输送功率，满足电力市场的要求，对电压和频率的环流工作环节进行改善。

结束语：

柔性直流驻点具备以往直流输电不具备的优势，占地面积小，结构紧凑，因此，在一些特殊的工程之中，例如，距离较远的跨海工程以及城市电网中得到了普遍的应用，很好地解决了城市电网中出现的一系列的问题。

参考文献：

[1]马为民，吴方劼，杨一鸣，张涛.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术，2014，40（08）：2429-2439.

[2]黄红荔，黄朵.高压柔性直流输电在电网中的应用[J].教育教学论坛，2016（52）：251-252.

[3]陈海燕，李冠颖，彭质斌.柔性直流输电在地区电网中的应用研究[J].中外企业家，2015（06）：124.

[4]李岩，滕云，冷欧阳，王毅，陆娟娟.含多端柔性直流互联的交直流电力系统静态安全分析[J].电力系统自动化，2019，43（10）：155-163.

[5]吴峰，韩庭苇，黄弘扬，史林军，华文.含柔性直流输电的海上风电场群无功控制策略[J].可再生能源，2019，37（05）：676-682.