(发展战略)高压直流输电的状态及发展

高压直流输电的现状及发展

广东省电力工业局周乐荣

高压直流输电由于具备了交流输电所不能比拟的优点和特殊性，使其在电力系统中逐渐得到广泛应用，且显示出它重要的作用。尽管国外应用直流输电已经历了三十年，但我国目前在继舟山直流工程、葛洲坝至上海直流工程以及拟建的天生桥至广州直流工程之后才逐渐将高压直流工程技术应用到我国电力系统工程中来。虽然±500kV葛—上线高压直流工程的建成投运，标志着我国HVDC工程已迈进了世界先进前列。但面对该领域，仍然充满着神秘和挑战，有待于我们去进一步的研究和开发。

1、HVDC的现状

1882年，法国用2kV直流发电机经56km直流输电线路把电力送往用户，开创了直流输电的先河，实现了人类历史上第一次直流输电。1912年电压100kV、送电功率15MW、输电线路为190km的直流输电工程投产运行，对HVDC在技术上、经济上如何发展和完善提出了要求，推动力直流输电的发展。直至20世纪30~50年代，可控汞护阀换流器的研制成功并投入运行，积累了相关经验，为发展高电压、大功率直流输电开辟了道路。特别是1954年瑞典投入了一条长20km、电压100kV、功率为20MW的海底电缆的直流输电线路及1961年英（国）—法（国）采用了±100kV、100MW、65km的直流线路完成了跨越英法海峡的联网工程，使HVDC的发展呈现了广阔前景。近年来，随着可控硅换流阀技术的日臻完善，光纤和计算机技术的迅速发展，使直流输电在技术上更加成熟，输电可靠性日益提高，HVDC在电力系统中得到广泛应用并显示出其不可低估的地位。目前，HVDC以其特有的优点和特殊性在交流电力系统的联网和分割功能方面发挥出重要的作用。

迄今为止，全世界大约超过40个国家已经建成投产了直流输变电工程，其中以加拿大、美国、德国、日本、苏联、英国、法国、瑞典等国家建成投产的工程较多。而应用直流工程最多、且在该领域有较成熟研究和技术的国家当数加拿大。据统计，1960年至1970年，全世界投入运行的直流工程容量为4000MW，1970~1980年，投入运行约8870MW。1980年至1990年是直流工程建设和发展的“黄金时期”，在这期间，是直流工程研究从实践到应用的飞跃阶段，10年间共建成投运直流工程项目约33项，总容量为31441MW，约为前20年的3倍。1990年至1995年，投运直流工程容量为9683MW，1990年后，每5年投入的直流工程容量均超过10000MW以上，到1997年为止，全世界投入运行点的直流工程容量约为56100MW。随着电网的不断发展，HVDC技术的日臻完善，今后的HVDC工程将朝着大容量、高电压和长距离送电的方向发展，另外，在各相邻国电网或各大地区电网之间的联网方面。HVDC工程也扮演着越来越重要的角色。

1970~2005年投运的直流输变电工程示意图如图1.

2 几个典型高电压直流输电工程浅述

2.1 第一个投入商业运行的直流工程

第一个投入商业运行的直流输电工程为瑞丽的哥特兰直流输电工程，该工程的送点电压为100kv，输电容量为20mw，于1954年建成投产，采用96km常的电缆线路送电，换流阀为汞弧阀，并于1970年进行改造升压，换流阀改为可控硅整流阀，升压至±150kv，送电容量为30mw，该工程的示意图见图2.

2.2 第一个大规模可控硅整流阀工程

第一个大规模可控硅整流阀工程系加拿大伊尔河的伊尔河直流工工程，是一个背靠背系统，双极，送电容量为320wm，电压为±80kv。该工程于1972年投运，主要是把魁北克的水电送往新不伦瑞克省。该工程的建成投产，标志着直流工程技术出现了新的飞跃，

告别了汞弧换流阀，步入了大规模采用可控硅整流阀新里程。该工程示意图见图3.

2.3 输电容量最大、运行电压最高的直流工程

巴西的伊泰普高压直流输电工程是目前世界上投入运行的输电容量最大、运行电压最高的石榴输电工程。该工程负责把目前世界上投运的最大容量的伊泰普水电站所发的电（该电站共有18台单机容量为700wm的水电机组组成，总装机容量为12600wm，年发电量70tw。h）送往用户。伊泰普特高压直流输电工程包括两个独立的双极系统，每个系统额定输电容量为31500wm，共6300wm，输电额定电压为±600kv，线路长度约805km。伊泰普直流工程示意图如图4

2.4 最长输电线路直流工程

目前投入运行的最长输电线路直流工程当数扎伊尔的英加一沙巴直流工程，该工程于1982年投入运行，线路长约1700km，送电容量560MW，电压为±500kV，主要是把扎伊尔西部的电力送往东南部地区，英加一沙巴直流工程示意图如图5.

2.5 最长电缆线路直流输电工程

芬侬一丝根直流工程，是芬兰和瑞典两国电网的主要通道，是目前投运最长的直流电缆线路，线路长约200km，1989年投入运行，输送容量为500MW,电压±400kV。该工程对完善瑞典南北电网，加强同芬兰的联网后受稳定极限限制的送电功率，起着重要的作用。芬侬一丝根直流电缆线路工程示意图见图6。

2.6 最高电压的直流电缆线路工程

美国新英格兰为了获得加拿大魁北克良好的水电功率，同加拿大魁北克水电局签订了连续11年的购电合同，年购电量3TW.H，并于1986年建成投产该电缆直流线路工程，电缆线路长约1500km，该工程送电容量为2GW，电压高达±450kV，成为迄今为止世界上最高电压的

直流电缆线路工程。魁北克—新英格兰直流电缆工程示意图见图7。

另外，据报道，日本关西电力和电源开发公司、四国电力公司已着手日本纪伊至本州的直流输电线路输电工程的前期建设工作，该电缆线路长约43km，电压为500Kv,计划2000年投产，届时将成为世界上最高电压的海底电缆直流输电工程。

3 我国目前已投产及在建直流工程简介

3.1 舟山直流输电工程

1987年，我国投产了第一个直流输电工程——舟山工程。尽管该工程送电容量仅为50MW，线路长度为42km，电压100kV，但它填补了我国直流输电工程的空白。为今后发展和建设直流输电工程提供了宝贵的建设和运行经验。

3.2 葛洲坝至上海直流输电工程

1989年9月，引入注目的葛洲坝至上海直流工程投入运行，标志着我国高压直流输电进入了世界先进行列。该工程长约1045.7km，途经湖北、安徽、浙江至上海，电压为 500kV，送电容量为1200MW。它建成，把华东、华中这两个装机容量超过14GW的大电网连接起来，形成了我国第一个大电网联合系统，使长江葛洲坝水电厂的电能源源不断送往上海。葛—上直流工程示意图见图8.

3.3 天生桥——广州直流输电工程

天生桥梯级水电站位于云南、贵州、广西三省交界处，为配合天生桥水电站电力及云南电力东送广东省广州市负荷中心，1994年开始动工建设天——广直流输电工程，该工程线路长度为963km，送电容量为1000MW，电压 500kV，预计1998年底或1999年初工程建成投入运行。天——广直流工程示意图如图9所示。