近幾十年來(lái)廣義直流輸電技術(shù)蓬勃發(fā)展
人類(lèi)對電力的應用和認識都是從直流電開(kāi)始的，到現在已有百余年的歷史。上個(gè)世紀50年代后，電力需求迅速增長(cháng)，帶動(dòng)高壓直流輸電技術(shù)取得關(guān)鍵突破。自1954年世界上第一個(gè)高壓直流輸電工程投運以來(lái)，直流輸電在全球范圍內蓬勃發(fā)展。尤其是近20年來(lái)，隨著(zhù)非化石能源消費比例快速增加，能源生產(chǎn)和消費區域之間的距離不斷增大，直流輸電由于在大容量、遠距離輸送方面具有經(jīng)濟性、穩定性和靈活性等獨特優(yōu)勢，在歐洲、北美、中國、印度、巴西等世界主要能源生產(chǎn)和消費區域得到了迅猛發(fā)展。以我國為例，自首個(gè)高壓直流輸電工程——±500千伏葛洲壩至上海直流工程投運以來(lái)，20多年時(shí)間建成投運的直流輸電工程共有29個(gè)，其中包括7個(gè)±800千伏特高壓直流輸電工程。這些直流工程將大量西部地區的能源輸送到東部負荷中心，有效解決了西部地區水電、風(fēng)能、太陽(yáng)能等非化石能源開(kāi)發(fā)、輸送和消費問(wèn)題，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
目前在全球范圍內，廣義上的直流輸電技術(shù)主要包括基于晶閘管的傳統直流和基于新型電力電子器件的柔性直流兩種類(lèi)型，均可用于長(cháng)距離輸電、背靠背電網(wǎng)互聯(lián)、多端輸電等工程實(shí)踐。目前，傳統直流的電壓等級已達到±1100千伏，容量超過(guò)1000萬(wàn)千瓦，輸電距離超過(guò)2000公里。而柔性直流是新一代的直流輸電技術(shù)，具備有功、無(wú)功獨立控制等技術(shù)特點(diǎn)，應用場(chǎng)景更為豐富，如新能源接入電網(wǎng)、電網(wǎng)互聯(lián)、孤島供電、多端直流、城市配電網(wǎng)等，目前單回輸送容量可達到百萬(wàn)千瓦以上。隨著(zhù)廣義直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，在電網(wǎng)中的應用越來(lái)越廣泛和深入，其已成為推動(dòng)能源戰略轉型與結構調整、實(shí)現可再生能源高效開(kāi)發(fā)利用、構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要支撐。
廣義直流輸電技術(shù)對電網(wǎng)格局產(chǎn)生深遠影響
隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的高速發(fā)展，我國已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，能源供應能力顯著(zhù)增強;其中電網(wǎng)供應了大約四分之一的終端能源，成為我國能源體系的重要組成部分。近幾十年來(lái)，我國電網(wǎng)的規模和結構形態(tài)發(fā)生了很大變化，從最初的局域小規模電網(wǎng)發(fā)展到區域中等規模電網(wǎng)，進(jìn)而發(fā)展到今天的跨區互聯(lián)大電網(wǎng)，技術(shù)裝備水平明顯提高。同時(shí)，我們也面臨著(zhù)世界能源格局深度調整，全球應對氣候變化行動(dòng)加速，國家間技術(shù)競爭日益激烈，國內經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，資源環(huán)境約束制約不斷強化等嚴峻挑戰。面對能源行業(yè)發(fā)展的新形勢、新問(wèn)題，2014年，習近平總書(shū)記在中央財經(jīng)領(lǐng)導小組第六次會(huì )議上明確提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源戰略思想，為我國能源發(fā)展提供了重要遵循。
發(fā)展綠色低碳能源是優(yōu)化我國能源結構、保障能源安全、推進(jìn)生態(tài)文明建設的重要任務(wù)。電網(wǎng)是能源革命的重要基礎平臺，電網(wǎng)發(fā)展格局的深刻變革是實(shí)現能源結構轉型的關(guān)鍵環(huán)節，是支撐能源生產(chǎn)與消費革命的必然選擇，這其中，廣義直流輸電技術(shù)扮演著(zhù)重要角色。
第一，廣義直流輸電技術(shù)有利于將清潔能源直接送至負荷中心，將有力推動(dòng)能源消費革命。資源緊缺、環(huán)境污染和氣候變化是當今世界面臨的三大嚴峻挑戰，今后的能源變革都將圍繞更清潔更經(jīng)濟的發(fā)電、更安全更高效的配置、更便捷更可靠的用電展開(kāi)。提高電能在終端能源消費中的比重，以電為中心轉變能源開(kāi)發(fā)利用方式，已成為全球能源發(fā)展的戰略方向。大容量、遠距離的直流輸電能夠將清潔電力直接送至負荷中心，節約能源輸送走廊，大幅提高能源利用效率，促進(jìn)能源消費方式轉變，將越來(lái)越多地成為多個(gè)國家電網(wǎng)發(fā)展的方向和選擇。以我國為例，為加強大氣污染防治,加快推動(dòng)清潔能源替代，2014年，國家提出規劃建設12條大氣污染防治輸電通道，從西部地區向京津冀魯、長(cháng)三角及珠三角地區送電，其中有8條通道是直流輸電。同時(shí)，近年來(lái)我國在城市等負荷中心發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)和各種新型用能設施，加大“以電代煤、以電代油”等電能替代，這對電網(wǎng)的供電能力和效率提出更大挑戰;研究認為，直流網(wǎng)絡(luò )技術(shù)能夠提升電網(wǎng)供電能力，對受端輸配電網(wǎng)發(fā)展格局具有深遠影響，這個(gè)發(fā)展動(dòng)向也需要我們持續關(guān)注。
第二，廣義直流輸電技術(shù)有利于匯集并大規模輸送清潔能源，將有力支撐能源供給革命。我國能源資源和負荷逆向分布，80%的能源資源在西部、北部，而70%的電力負荷在東中部。這種逆向分布的特征，決定了我國電能輸送具有跨區域、遠距離和大規模的特點(diǎn)，主要是西南水電、西北火電和風(fēng)電送往華北、華中、華東和南方，從而形成大規?！拔麟姈|送”“北電南送”電力流格局。預測到2020年，跨區、跨國電網(wǎng)輸送容量將達4.38億千瓦，電力輸送以直流輸電為主。未來(lái)我國能源發(fā)展將走綠色低碳道路，風(fēng)電、太陽(yáng)能成為主要的可再生能源，預計到2050年，我國風(fēng)電、太陽(yáng)能裝機比例將達到50%左右。而我國風(fēng)電、太陽(yáng)能資源豐富地區主要分布在北部和西部，本地負荷少，更大規模的開(kāi)發(fā)依賴(lài)更可靠的接入電網(wǎng)技術(shù)手段，以及更大規模的遠距離大容量輸送。柔性直流輸電技術(shù)可以將風(fēng)電、光伏電源匯集并遠距離輸送到負荷地區，可有效提升高比例可再生能源接入電網(wǎng)和送出的運行可靠性。從目前主要國家或區域電網(wǎng)在大容量、遠距離輸電技術(shù)的應用和發(fā)展趨勢判斷，為了提高能源、環(huán)境和經(jīng)濟等綜合利用效率，采用廣義直流輸電技術(shù)仍將是今后重要的發(fā)展方向，在優(yōu)化能源結構，構建多輪驅動(dòng)、全面安全的能源供應體系方面將起到重要作用。
第三，廣義直流輸電技術(shù)有利于提升能源技術(shù)核心競爭力，將有力推進(jìn)能源技術(shù)革命。當前，世界主要國家均把能源技術(shù)視為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的突破口，制定各種政策措施搶占發(fā)展制高點(diǎn)，以保持科技領(lǐng)先地位、增強國家競爭力。特高壓直流技術(shù)和柔性直流技術(shù)是我國先進(jìn)制造領(lǐng)域取得世界領(lǐng)先水平的突出代表，在實(shí)踐中得到廣泛應用，在國際上也廣受贊譽(yù)。在傳統直流技術(shù)方面，2007年，我國第一個(gè)直流自主化示范工程——±500千伏貴州至廣東二回直流投運，標志著(zhù)我國建成高壓直流輸電成套設計集成技術(shù)體系；2009年，世界首個(gè)特高壓直流輸電工程——±800千伏云南至廣東直流工程投運，標志著(zhù)世界進(jìn)入特高壓直流時(shí)代；2014年，世界容量最大的特高壓直流工程——±800千伏哈密至鄭州直流工程投運，容量達到800萬(wàn)千瓦，標志著(zhù)特高壓直流輸電達到一個(gè)新的高度；目前我國特高壓直流輸電進(jìn)一步取得突破，額定電壓達到±1100千伏，輸送距離超過(guò)2000公里。在柔性直流技術(shù)方面，2013年，世界首個(gè)多端柔性直流工程——廣東南澳直流工程投運；2014年，世界首個(gè)五端柔性直流工程——浙江舟山直流工程投運；2016年投運的云南魯西背靠背直流工程中，百萬(wàn)千瓦柔性直流單元的電壓和容量均處于世界最高水平。從目前電力技術(shù)發(fā)展趨勢來(lái)看，進(jìn)一步推進(jìn)現代電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新，在柔性直流輸配電技術(shù)、新型大容量高壓電力電子元器件技術(shù)上取得突破，并深入開(kāi)展直流電網(wǎng)技術(shù)、未來(lái)電網(wǎng)電力傳輸技術(shù)的研究和試驗示范，是推進(jìn)能源技術(shù)革命的重要內容，對推動(dòng)我國能源行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步、提升電力行業(yè)高端裝備的競爭力具有重要意義。
第四，廣義直流輸電技術(shù)有利于建設更大范圍資源優(yōu)化配置平臺，將有力促進(jìn)能源體制革命。當前，我國正在以供給側結構性改革為主線(xiàn)，深入推進(jìn)電力體制改革等各項改革落實(shí)落地，更加強調發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用。直流輸電易于實(shí)現廣域范圍內、跨地區電網(wǎng)的智能互聯(lián)，能夠在大范圍內實(shí)現對水電、火電、風(fēng)電、光伏等多形態(tài)電能的高效統籌，實(shí)現較大規模范圍內的電力交易。因此，直流輸電系統能夠有效促進(jìn)多區域電力市場(chǎng)在物理層面的有機融合，是區域電力市場(chǎng)物理基礎的重要組成部分。同時(shí)，利用直流輸電技術(shù)實(shí)現區域電網(wǎng)互聯(lián)互通，對于電力市場(chǎng)輔助服務(wù)，具有很好的技術(shù)支撐作用。
第五，廣義直流輸電技術(shù)有利于實(shí)現跨國電網(wǎng)互聯(lián)，有力推動(dòng)能源國際合作。今年5月，習近平總書(shū)記在“一帶一路”國際合作高峰論壇上發(fā)表的主旨演講中提出，要抓住新一輪能源結構調整和能源技術(shù)變革趨勢，建設全球能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現綠色低碳發(fā)展。直流輸電保留送受兩端電網(wǎng)的相對獨立性，適用于大規?？鐕娋W(wǎng)互聯(lián)。建設跨國直流輸電系統，可以滿(mǎn)足國家之間大容量、遠距離輸電或功率交換需求，提高電網(wǎng)互濟能力和安全可靠性。以南方電網(wǎng)為例，我們立足自身獨特的區位優(yōu)勢，正在積極利用先進(jìn)的直流輸電等技術(shù)，推動(dòng)實(shí)施與越南、緬甸、老撾、泰國等周邊國家的電網(wǎng)互聯(lián)互通項目，逐步構建瀾湄國家、孟中印緬經(jīng)濟走廊、東盟國家以及南亞互聯(lián)電網(wǎng)，進(jìn)而形成開(kāi)放包容、普惠共享的區域能源互聯(lián)網(wǎng)。
