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摘 要：相比传统直流输电，柔性直流输电没有无功补偿的问题，传统直流输电需要吸收大量的无功功率，因而需要大量的无功功率补偿及滤波设备。 而柔性直流输电的VSC技术不仅不需要将这些负荷通过柔性直流输电系统和电网相连，降低了供电成本，同时改善了环境。
关键词：传统直流输电;柔性直流输电;HVDC;VSC-HVDC
1.1背景概述
随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，国家将大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。然而，随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负载，采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。另外，城市用电负荷的快速增加，需要不断扩充电网的容量，但鉴于城市人口膨胀和城区合理规划，一方面要求利用有限的线路走廊输送更多的电能，另一方面要求大量的配电网转入地下。因此，迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问题。
1.2传统直流输电（HVDC）
简单的说，传统直流输电（HVDC）是以电流源型换流器，以晶闸管为换流元件，采用相控换流技术，以交流母线线电压过零点为基准，通过顺序发出的触发脉冲，形成一定顺序的硅阀的通与断，从而实现交流电与直流电的相互转换。
由于晶闸管阀关断不可控，使目前广泛采用的基于电流源型高压直流输电技术具有以下固有缺陷：
（1）只能工作在有源逆變状态，不能向无源网络（如孤立负荷）输送电能，且受端系统必须有足够的短路容量，否则容易发生换相失败;
（2）换流器产生的谐波次数低、容量大;
（3）由于开通滞后角α（一般为10o～15o）和熄弧角γ（一般为15o或更大一些）的存在及波形的非正弦，常规直流输电要吸收大量的无功功率，其数值约为输送直流功率的40～60%，这就需要大量的无功补偿及滤波装置。
（4）换流站占地面积大、投资大。
因此，基于晶闸管的电流源型直流输电技术主要用于远距离大容量输电、海底电缆输电和交流电网的互联等领域。
1.3柔性直流输电 （VSC-HVDC）
柔性直流输电（VSC-HVDC）技术是一种以电压源换流器，可控关断器件（IGBT）和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。
柔性直流输电的核心是采用可关断型元件构成VSC进行直流输电。主要特点如下：
（1）电流可自关断，可以工作在无源逆变方式，受端可以是无源网络，克服了传统直流输电受端必须是有源网络的根本缺陷，且不增加系统短路容量。
（2）独立、精确、灵活方便的有功/无功功率控制，可用作STATCOM提高系统稳定性。
（3）潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，克服了系统并联连接时潮流控制不便和串联连接时影响可靠性等。
（4）VSC换流器产生的低次谐波很少，只需在交流母线上安装一组高通滤波器即可，使滤波装置的容量大大减小。
（5） 换流站占地面积仅为同容量下常规直流输电（HVDC）的20%左右。
（6）换流站间的通讯不是必需的，控制结构易于实现无人值守。
1.4传统直流输电（HVDC）与柔性直流输电（VSC-HVDC）的比较
1.4.1总体性能比较
1.4.2换流变压器方面比较
传统直流输电通过换流变压器连接交流电网与整流系统，工程上采用12脉波整流技术，需要换流变压器的型式为三相三绕组，网侧绕组为星形联结，阀侧绕组分别为星形联结和角形联结。由于换流变压器阀侧绕组与整流系统相连，因此换流变压器不仅承受交流电压，而且还需要承受直流电压，这是造成换流变压器与普通电力变压器结构上不同的根本原因。
由这一原因所导致的传统直流输电用换流变压器与普通变压器的差别主要表现在以下几方面：
（1）换流变压器的阀侧绕组承受的直流电压对绝缘设计的影响;
（2）换流变压器的直流偏磁问题;
（3）换流变压器的高次谐波对损耗和温升的影响。
柔性直流输电是串联电抗器加换流变压器，换流变压器是带抽头的普通电力变压器，网侧绕组采用星形联结，阀侧绕组采用角形联结，绕组中基本不含谐波电流和直流电流分量，其作用是为VSC提供稳定、合适的电压，保证VSC输出最大的有功功率和无功功率。
由上可知，柔性直流输电用变压器无论从生产制造难度还是经济造价上，都比传统直流输电具有巨大的优势。
1.5总结
随着可关断器件和控制技术的发展，在不远的将来，柔性直流输电技术（VSC-HVDC）与传统直流输电技术（HVDC）之间必将形成相抗衡的局面，甚至有取代传统直流输电的可能。
参考文献：
[1]胡航海，李敬如，杨卫红，李红军 《柔性直流输电技术的发展与展望》电力建设2011年05期
[2]赵国梁，吴涛《HVDC技术的发展应用情况综苏述》华北电力技术2006年08期
关键词：传统直流输电;柔性直流输电;HVDC;VSC-HVDC
1.1背景概述
随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，国家将大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。然而，随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负载，采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。另外，城市用电负荷的快速增加，需要不断扩充电网的容量，但鉴于城市人口膨胀和城区合理规划，一方面要求利用有限的线路走廊输送更多的电能，另一方面要求大量的配电网转入地下。因此，迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问题。
1.2传统直流输电（HVDC）
简单的说，传统直流输电（HVDC）是以电流源型换流器，以晶闸管为换流元件，采用相控换流技术，以交流母线线电压过零点为基准，通过顺序发出的触发脉冲，形成一定顺序的硅阀的通与断，从而实现交流电与直流电的相互转换。
由于晶闸管阀关断不可控，使目前广泛采用的基于电流源型高压直流输电技术具有以下固有缺陷：
（1）只能工作在有源逆變状态，不能向无源网络（如孤立负荷）输送电能，且受端系统必须有足够的短路容量，否则容易发生换相失败;
（2）换流器产生的谐波次数低、容量大;
（3）由于开通滞后角α（一般为10o～15o）和熄弧角γ（一般为15o或更大一些）的存在及波形的非正弦，常规直流输电要吸收大量的无功功率，其数值约为输送直流功率的40～60%，这就需要大量的无功补偿及滤波装置。
（4）换流站占地面积大、投资大。
因此，基于晶闸管的电流源型直流输电技术主要用于远距离大容量输电、海底电缆输电和交流电网的互联等领域。
1.3柔性直流输电 （VSC-HVDC）
柔性直流输电（VSC-HVDC）技术是一种以电压源换流器，可控关断器件（IGBT）和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。
柔性直流输电的核心是采用可关断型元件构成VSC进行直流输电。主要特点如下：
（1）电流可自关断，可以工作在无源逆变方式，受端可以是无源网络，克服了传统直流输电受端必须是有源网络的根本缺陷，且不增加系统短路容量。
（2）独立、精确、灵活方便的有功/无功功率控制，可用作STATCOM提高系统稳定性。
（3）潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，克服了系统并联连接时潮流控制不便和串联连接时影响可靠性等。
（4）VSC换流器产生的低次谐波很少，只需在交流母线上安装一组高通滤波器即可，使滤波装置的容量大大减小。
（5） 换流站占地面积仅为同容量下常规直流输电（HVDC）的20%左右。
（6）换流站间的通讯不是必需的，控制结构易于实现无人值守。
1.4传统直流输电（HVDC）与柔性直流输电（VSC-HVDC）的比较
1.4.1总体性能比较
1.4.2换流变压器方面比较
传统直流输电通过换流变压器连接交流电网与整流系统，工程上采用12脉波整流技术，需要换流变压器的型式为三相三绕组，网侧绕组为星形联结，阀侧绕组分别为星形联结和角形联结。由于换流变压器阀侧绕组与整流系统相连，因此换流变压器不仅承受交流电压，而且还需要承受直流电压，这是造成换流变压器与普通电力变压器结构上不同的根本原因。
由这一原因所导致的传统直流输电用换流变压器与普通变压器的差别主要表现在以下几方面：
（1）换流变压器的阀侧绕组承受的直流电压对绝缘设计的影响;
（2）换流变压器的直流偏磁问题;
（3）换流变压器的高次谐波对损耗和温升的影响。
柔性直流输电是串联电抗器加换流变压器，换流变压器是带抽头的普通电力变压器，网侧绕组采用星形联结，阀侧绕组采用角形联结，绕组中基本不含谐波电流和直流电流分量，其作用是为VSC提供稳定、合适的电压，保证VSC输出最大的有功功率和无功功率。
由上可知，柔性直流输电用变压器无论从生产制造难度还是经济造价上，都比传统直流输电具有巨大的优势。
1.5总结
随着可关断器件和控制技术的发展，在不远的将来，柔性直流输电技术（VSC-HVDC）与传统直流输电技术（HVDC）之间必将形成相抗衡的局面，甚至有取代传统直流输电的可能。
参考文献：
[1]胡航海，李敬如，杨卫红，李红军 《柔性直流输电技术的发展与展望》电力建设2011年05期
[2]赵国梁，吴涛《HVDC技术的发展应用情况综苏述》华北电力技术2006年08期