高压直流输电(HVDC)课件.ppt

1、高压直流输电v1、高压直流输电的发展v2、高压直流输电工程的特点v3、高压直流输电工程的系统构成v4、柔性直流输电v5、高压直流输电系统构成方式v6、中国的高压直流输电工程2022年3月23日22022年3月23日3HVDCHVDCHVDC2022年3月23日一、一、1、汞弧阀换流时期v1901年发明的汞弧整流管只能用于整流，不能逆变。1928年研制成功了具有栅极控制能力的汞弧阀，它不但可以用于整流，而且还可以进行逆变。大功率汞弧阀的问世是直流输电成为现实。但是，汞弧阀制造技术复杂、价格昂贵、逆弧故障率高，可靠性低、运行维护不方便，这些使得直流输电的发展受到限制。2022年3月23日52、晶闸

2、管换流时期v20世纪70年代以后，电力电子技术与微电子技术的发展，高压大功率晶闸管的问世，晶闸管换流阀和微机控制技术在直流输电工程中的应用，这些进步有效地促进了直流输电技术的发展。晶闸管换流阀比汞弧阀有明显的优势，以后所建的直流工程均采用晶闸管换流阀。2022年3月23日63、新型半导体换流设备的应用v20世纪90年代以后，新型半导体器件绝缘栅双极晶体管（IGBT）得到广泛应用。1997年3月，世界第一个采用IGBT组成电压源换流器的直流输电工业性试验工程在瑞典中部投入运行。2022年3月23日7v由于IGBT单个元件的功率小，损耗大，不利于大型直流输电工程采用，新型集成门极换流晶闸管IGCT

3、和大功率碳化硅元件具有电压高、通流能力强、损耗低、体积小、可靠性高，并且具有自关断能力。因此，这些新型的半导体器件将会取代普通晶闸管，将在高压直流输电的发展中起到关键的推动作用。2022年3月23日82022年3月23日9HVDC技术的技术的发展历史发展历史汞弧整流器，汞弧整流器，50kV/200A真空管控制装置真空管控制装置第一个可控硅阀，第一个可控硅阀，50kV/200A用作监控的显示器用作监控的显示器悬挂式可控硅阀，悬挂式可控硅阀，150kV/914A采用微型机的控制系统采用微型机的控制系统HVDC的发展的发展二、直流输电工程的特点v与高压交流输电相比较，直流输电具有以下优点：v1、输送

4、相同功率时，线路造价低；v2、线路损耗小；v3、适宜于海底输电；v4、没有系统稳定问题；v5、能限制系统的短路电流；2022年3月23日10v6、调节速度快，运行可靠；v7、实现交流系统的异步连接；v8、直流输电可方便的进行分期建设和增容扩建，有利于发挥投资效益。2022年3月23日11直流输电工程的缺点v与高压交流输电相比较，直流输电具有以下缺点：v1、换流站的设备较昂贵；v2、换流装置要消耗大量的无功功率；v3、产生谐波影响；v4、换流装置几乎没有过载能力，对直流系统的运行不利；v5、缺乏高压直流开关；2022年3月23日12v6、直流输电利用大地或海水为回路带来了一些技术问题；v7、直流

5、输电线路难于引出分支线路，绝大部分只用于端对端送电。2022年3月23日13直流输电应用的场合：v1、远距离大功率输电；v2、海底电缆送电；v3、不同频率或同频率非周期运行的交流系统之间的联络；v4、用地下电缆向大城市供电；v5、配合新能源输电；2022年3月23日142022年3月23日15高压直流输电系统的经济优势：等价距离高压直流输电系统的经济优势：等价距离2022年3月23日16高压直流输电系统的经济优势：等价距离高压直流输电系统的经济优势：等价距离v直流输电线造价低于交流输电线路但换流站直流输电线造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空造价却比交流变电站高得

6、多。一般认为架空线路超过线路超过600-800km，电缆线路超过，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。直流输电较交流输电经济。v随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低，等价距离缩发展，换流设备造价逐渐降低，等价距离缩短，使直流输电近年来发展较快。短，使直流输电近年来发展较快。v我国葛洲坝一上海我国葛洲坝一上海1100km。 2022年3月23日17高压直流输电系统的经济优势：线损高压直流输电系统的经济优势：线损2022年3月23日18高压直流输电系统的经济优势：环境高压直流输电系统的经济优势：环境2022年3月23日

7、19三、三、2022年3月23日202022年3月23日21n柔性直流输电的技术特点n柔性直流输电是以全控型电力电子器件、电压源换流器和新型调制技术为突出标志的新一代直流输电技术，具有无需无功补偿和电网支撑换相、占地面积和环境影响小等特点；n柔性直流输电系统适用于可再生能源发电并网、孤岛和城市供电等方面，特别是在风力发电并网方面，柔性直流输电系统的综合优势最为明显；n柔性直流输电技术在提高电力系统稳定性，增加系统动态无功支撑，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷和三相不平衡等产生的问题，保障敏感设备供电等方面也都具有较强的技术优势；n柔性直流输电技术开发的作用和意义n柔性直流输电是构建智能

8、化电网的重要装备，对于坚强智能电网的建设和电网的经济、安全、可靠运行，有着显著的促进作用。多端直多端直流互联流互联风电场风电场并网并网海上钻井海上钻井平台平台/孤岛孤岛供电供电电网互联电网互联/电力交电力交易易太阳能发太阳能发电并网电并网特大城特大城市供电市供电n柔性直流输电技术是当今世界上电力电子应用技术的制高点；n目前国际上还只有ABB一家公司有商业运行的柔性直流输电工程；n我国在柔性直流输电技术研究方面的起步相对较晚，与国际先进水平相比具有一定的差距；n但由于柔性直流输电本身具有的巨大优势，国内多个科研机构和高校都积极开展了柔性直流输电的相关研究工作，取得了显著的成果。阀基控制器机柜阀基

9、控制器机柜换流阀机柜换流阀机柜柔性直流输电系统低压样机原理及实物图柔性直流输电系统低压样机原理及实物图 2011年7月25日，亚洲首项柔性直流输电示范工程上海南汇风电场柔性直流输电工程投入正式运行。这是我国第一条拥有完全自主知识产权、具有世界一流水平的柔性直流输电线路，它的成功投运标志着我国在智能电网高端装备方面取得重大突破。工程的投运将打破ABB在柔性直流输电工程上的独家垄断地位。示范工程换流站效果图示范工程换流站效果图示范工程原理图示范工程原理图2022年3月23日27五、五、HVDC系统构成方式系统构成方式MonopolarTransmission LineTerminal ATermi

10、nal BBipolarTransmission LineTerminal ATerminal BPole 1Pole 2单极系统单极系统双极系统双极系统2022年3月23日28双极系统：双极运行方式双极系统：双极运行方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22022年3月23日29双极系统：单极运行、大地回路方式双极系统：单极运行、大地回路方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22022年

11、3月23日30双极系统：单极运行、金属回路方式双极系统：单极运行、金属回路方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22022年3月23日31双极系统：单极双线并联运行、大地回路方式双极系统：单极双线并联运行、大地回路方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22022年3月23日32双极系统：单极开路试验方式双极系统：单极开路试验方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal

12、BTransmission Line 1Transmission Line 22022年3月23日33国内已建成的国内已建成的HVDC线路线路六、我国的六、我国的HVDC工程工程2022年3月23日34国内部分在建及规划的国内部分在建及规划的HVDC线路线路三三、我国的、我国的HVDC工程工程东北电网东北电网西藏电网西藏电网西北电网西北电网南方电网南方电网500 kV1200 MW 1989葛洲坝至上海葛洲坝至上海500 kV3000 MW 2004三峡至广东三峡至广东华东电网华东电网120 kV360 MW 2005灵宝灵宝 BTB华北电网华北电网华中电网华中电网500 kV3000 MW2

13、003三峡至常州三峡至常州500 kV3000 MW 2006三峡至上海三峡至上海500 kV, 1800 MW, 2001天生桥至广东天生桥至广东500 kV, 23000 MW 2007贵阳至广东贵阳至广东Long distanceBTB150 kV 2*750 MW 2008高龄高龄 BTB167 kV750 MW 2009灵宝灵宝 II BTB我国正在运行的高压直流输电工程我国正在运行的高压直流输电工程500 kV 3000 MW2009呼伦贝尔至辽呼伦贝尔至辽宁宁 125 kV 750 MW2009黑河黑河 BTB 800 kV6400 MW2010 向家坝至上海向家坝至上海500 kV3000 MW2009 德阳至宝鸡德阳至宝鸡Long distanceBTB800 kV5000 MW2009 云南至广东云南至广东660kV4000 MW宁东至山东宁东至山东500 kV 3000 MW荆门至上海荆门至上海我国正在建设的高压直流输电工程我国正在建设的高压直流输电工程东北电网东北电网西藏电网西藏电网西北电网西北电网南方电网南方电网华东电网华东电网华北电网华北电网华中电网华中电网 到2020年，我国预计将建设的直流输电工程达50项左右，其中包括30多个特高压工程，总投资达数千亿。2022年3月23日38The End