電力百科 | 什么是柔性輸電？有哪些發展趨勢？

作為新一代電力系統技術，柔性輸電技術就像為電力輸送裝上了精準的“調度器”，能夠實現電流精準控制，有效提升電網的輸送能力和安全穩定水平。

1、什么是柔性輸電？

柔性輸電包括柔性交流輸電和柔性直流輸電等技術，從20世紀80年代開始發展起來，是綜合了電力電子、電力系統、通信和控制等先進技術的一門交叉學科。

柔性輸電技術能夠靈活和精準地調節電網潮流、電壓等，應用柔性輸電裝置，可以對輸電網按照設定的控制目標和策略進行。

柔性交流輸電技術和用戶電力技術包括靜止無功補償器、可控串聯補償器、靜止同步無功補償器、靜止同步串聯補償器、統一潮流控制器、動態電壓恢復器、統一電能質量控制器等。這些技術通過在交流線路加入串聯或者并聯的電力電子裝備，從而增強交流電網的運行穩定性，提升輸電系統的輸電能力，抑制系統振蕩，提高輸、配、用電的電能質量和效率。

統一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，簡稱UPFC）是柔性交流輸電技術的典型代表。UPFC的功能主要包括：控制線路潮流，獨立地控制線路有功與無功；提高系統的動態、暫態穩定性，提高輸送能力；調節系統運行電壓和無功平衡條件，提高系統的電壓穩定性。UPFC能夠控制交流輸電線路的電流、電壓大小，在負荷密集地區和新能源的輸送通道中有著廣泛的應用前景。

柔性直流輸電是采用電壓源換流技術的直流輸電技術。在現有電網中使用柔性直流輸電系統，相當于在電網中接入了一個閥門和電源，它不僅可以有效控制通過的電能，隔離電網故障的擴散，而且還能根據電網需求，快速、靈活地發出或吸收一部分能量。

柔性直流輸電技術主要包括柔性直流輸電、多端柔性直流輸電和直流電網等，能夠對相聯的交流系統提供電壓、電流、相角、無功等參數的調控功能，可以實現交流系統之間的非同步互聯，以及對傳輸電能的快速靈活調節和全面控制，且輸送距離和功率不受電力系統同步運行穩定性的限制。

柔性直流輸電在大規模可再生能源接入、電網柔性互聯、大型城市電網構建等方面具有獨特優勢，特別在遠海風電接入方面是目前最佳的技術手段。

2、500千伏統一潮流控制器示范工程

9月14日，世界上電壓等級最高、容量最大的統一潮流控制器工程――江蘇蘇州南部500千伏統一潮流控制器UPFC示范工程實現安全運行1000天。示范工程位于蘇州市吳中區，站址緊鄰500千伏木瀆變，工程于2016年11月開工建設，2017年12月啟動投運。

示范工程主要組成部分包括：換流器、串聯變壓器、并聯變壓器、啟動電路、晶閘管旁路開關（TBS）、控制系統和輔助系統。工程可以根據電力潮流自動調節500千伏電力通道的負荷分配，實現電力“智能導航”，助力打造高效能電網。1000天以來，示范工程提升蘇州電網供電能力130萬千瓦以上，保障千里之外的四川水電安全穩定地傳輸至長三角地區，累計近千億千瓦時，相當于2000余萬戶家庭一年的用電量。相比于新建輸電通道，UPFC可以節約投資，節省大量的土地資源。

該工程在世界范圍內首次實現500千伏電網電能流向的靈活、精準控制，標志著我國成為世界上首個掌握500千伏UPFC成套設備技術的國家。在此基礎上，國網江蘇省電力有限公司探索研究UPFC的升級版――線間潮流控制器(IPFC)。

3、張北柔性直流電網試驗示范工程

6月29日，張北柔性直流電網試驗示范工程正式投運，這是世界首個實現直流電網構建的重大科技試驗示范工程，也是實現清潔能源大規模并網、推動能源革命、踐行綠色冬奧理念的標志性工程。該工程額定電壓±500千伏，線路全長666千米。每年約140億千瓦時的清潔電能通過工程送至京津冀地區，助力北京冬奧會場館實現奧運史上首次100%清潔能源供電。

示范工程突破了柔性直流電網構建難題、柔性直流容量提升難題和柔性直流可靠性提升難題，實現了柔性直流輸電技術與新型裝備技術的有效融合。該工程通過構建世界上首個具有網絡特性的直流電網，解決了新能源大規模并網難、遠距離傳輸難、源網荷平衡難等問題，使張家口地區風能、太陽能轉化的綠色電能得以穩定地輸往京津冀地區。

工程核心技術和關鍵設備均為國際首創，創造了12項世界第一。

在保障電網安全方面，柔性輸電能發揮什么作用？未來，柔性輸電技術有哪些發展趨勢？

柔性輸電通過采用大功率、高性能的電力電子器件構成的可控式電力設備，實現對輸電系統的電壓、電流、相角、功率等參數進行靈活調節，從而將原來基本不可控的電網變得可控，使輸電線路的輸送能力提高、故障影響降低，大大提升電力系統的靈活性和穩定性。

目前，柔性輸電已經成為支撐大規模可再生能源消納、能源互聯網構建和能源轉型必不可少的技術。通過柔性輸電技術，在發電側將風電、水電、火電等電源進行互聯，通過多形式電源互補發電與柔性輸電靈活快速的調節能力和對系統穩定性的支撐相結合，可以在大范圍內平抑可再生能源發電的波動性、間歇性等問題，降低其對電網產生的沖擊，實現大范圍的潮流調節和控制，提升可再生能源發電的可靠性。在用電負荷側，通過柔性輸電技術改善系統的穩定性，可增強電網的可控性、可靠性，從而提高整個受端電網的安全穩定性和對可再生能源的接納能力。

未來，柔性輸電技術將向更高性能、設備和系統設計更加緊湊化發展。目前，國家電網有限公司正在加緊IGBT、SiC等大功率電子電子器件和電力電子電容器、交直流電纜等技術的研發，以實現柔性輸電裝備的全面國產化。通過核心器件的國產化和技術升級，未來柔性輸電的技術經濟性將得到顯著提升，應用領域將越來越廣泛，數量也將越來越多，柔情輸電將成為促進新能源大規模開發利用和電網建設的重要技術支撐。