摘要：在城市化进程不断推进过程中，城市负荷进一步增加，需要积极采取有效措施解决城市电网电压失稳问题。柔性直流技术通过电压源换流器VSC的自换向特性，促使该技术在应用当中具有多种优点，应用在城市电网当中能够有效解决城市电网面临的多种问题。为了全面发挥柔性直流技术在城市电网中应用的积极意义，本文深入探讨柔性直流技术在城市电网中应用的优势，并研究柔性直流技术应用于微网接入城市电网的具体应用。
关键词：柔性直流技术；城市电网；应用
一、前言
近年来，城市电网经常出现由于电压崩溃或者电压失衡导致的大面积停电事故，对社会造成严重影响，并带来巨大经济损失。出现这类事故主要还是因为城市电网负荷中心缺乏充足的无功电压支撑能力，而在城市化进程不断推进过程中，城市电网将面临更严峻的负荷增加问题。柔性直流技术在城市电网中应用具有多种优势，需要积极加以应用。柔性直流技术应用于微网接入城市电网是一种重要的应用方式，需要深入研究并加强推广。
二、柔性直流技术在城市电网中应用的优势
柔性直流技术可以在瞬时进行有功以及无功单独解耦控制，结构较为紧凑，占地面积非常的小，很容易实现多端直流系统的构建。该技术可以向系统实现有功功率与无功功率的同时提供，通过紧急支援有效提升系统综合输电能力以及稳定性等。这些优势都决定了在城市电网中应用柔性直流技术，对城市电网的发展具有重要意义，能够有效解决城市电网目前面临的各种问题，满足城市电网未来发展，保障电力系统的可靠与稳定。
1、提升城市电网整体供电能力
由于柔性直流输电主要的通过新型交联聚乙烯对聚合物直流电缆实现挤压，在应用过程中占地面积非常的小，但是却具备较强的输电能力，能够在目前的线路走廊或者交流电缆管当中实现有效安装。在城市电网中应用柔性直流技术，能够在对输电走廊充分利用的基础上，满足城市日益增长的负荷需求。就像2003年的欧洲和北美，多次发生大面积停电事故，对5000万人的日常生活与城市运作产生了重要影响，经济损失严重，而在应用了柔性直流技术之后，有效的促使城市电网系统整体阻尼能力全面增强，提升城市电网的供电能力，保障了电力系统运行的稳定性与可靠性。
2、为城市负荷中心提供无功支撑
柔性直流技术应用在城市电网当中，能够为城市负荷中心提供无功支撑，以此突破电网稳定性所带来的相关限制。由于柔性直流输电能够快速对有功功率以及无功功率实现独立的控制，同时还可以对交流母线实现无功功率的动态补偿，以此促使母线电压更加稳定。城市中心区域由于空调负荷比例和地下交流电缆日益剧增，导致无功严重缺乏，而在城市电网当中应用柔性直流技术，能够有效解决这一问题，还能作为重要的无功支撑确保城市负荷中心正常运转，促使城市电网运行的更加安全可靠[1]。比如丹麦修建的柔性直流输电示范性工程，在正式投运之后，保持额定容量为8MVA/7.2MW，直流电压为±9kV，直流电流为358A，输电距离为2×4.3km，这个工程的投运有效对因为风力发电带来的电压问题以及无功功率问题实现了全面解决。
3、增强城市电网可靠性与可控性
柔性直流技术能够对多个目标实现快速同步控制，可以在电网正常运转的时候或者在对故障进行潮流优化调节的时候，实现快速紧急支援，对故障进行有效隔离，避免事故进一步扩大影响。在城市电网中应用柔性直流技术还可促使系统提升看扰动能力和可控能力，促使电网更加可靠、稳定的运行，且不会导致短路容量增加，对电能质量还能有效改善。
4、便于新能源接入城市电网
柔性直流技术各方面特性完全符合电力市场运作相关要求，能够对潮流实现动态灵活的控制，并为城市电网提供无功支撑等相关辅助支持，实现电源和用户两者之间电能的顺畅、有效输送。在城市电网当中应用柔性直流技术，由于该技术能够在PQ平面相对性的四个象限当中实现全面运行，对连接的换流站实现频率以及电压的有效改善，以此促使新能源能够更加便捷的接入到电网当中，并增强电网系统整体可扩展性。
三、柔性直流技术在城市电网中应用的成本估计
在城市电网中应用柔性直流技术，输电线路成本主要包括运行成本和基础设施投资，其中运行成本当中最主要的是损耗，而基础设施投资有终端设备、线路走廊、绝缘子、杆塔以及导线的具体费用。在给定条件下，直流线路相比交流线路需求的走廊相对更窄，且导线、绝缘子以及杆塔成本都更低，损耗也有效减少，且导电电晕效应更小[2]。终端设备和无功补偿也是对输电线路成本造成影响的重要因素，由于柔性直流线路无需无功补偿，滤波器需求也更小，但是换流器终端设备的成本比较高。在换流站模块不断优化设计过程中，换流站成本也将有效降低。
四、柔性直流技术应用于微网接入城市电网
微网通过电压源换流器向城市电网的主网结构当中实现接入（图1），该电压源换流器核心使用的是全控型器件，体积小但是功能强大，各种特点支持下促使换流站设备有效减少，并实现换流站结构的全面简化。
图1 电压源换流器连接示意图
由全控型器件所组成的相应电压源换流器，能够对开通以及关断实现随意操作，促使电压源换流器能够在一个完整周波当中实现多次换相，并通过PWM控制阀对电压源换流器输出电流和电压实现有效触发，同时进行科学调制，在得到近似正弦波之后再实现输出，还同步实现控制功率因数[3]。在有效应用PWM技术过程中，促使交流输出电压相位以及相应幅值有可能呈现出瞬时变化，以此对有功功率和无功功率实现独立且快速的调节。
电压源换流器在电网中连入，能够作为一个无转动惯量的发电机或者电动机，促使有功功率和无功功率实现瞬时独立调节，并可在四个象限实现全面运行。电压源换流器在应用当中具有诸多优势，当前高压直流输电领域已经开始积极应用电压源换流器，并且在应用过程中能够实现稳定成熟的运行，不过该设备当中相关元件实际造价相对较高，尚未得到有效普及。通过电压源换流器接入当做微网接入主网的重要方式，是电压源换流器应用在低压领域的重要手段，造价没有较大限制，以此方式实现电网连接，能够促使微网运行的更加灵活，并以有效的技术支持促使电网运行更加稳定。
五、结束语
柔性直流技术在城市电网中应用具有重要意义，不仅能够满足现代化城市发展当中日益增长的巨量负荷需求，还有效促使城市电网供电能力全面增强，为城市稳定、安全用电提供了重要的技术支持。为了充分发挥该技术的重要优势，本文进一步估算应用成本，并分析微网接入主网的具体方式以及意义，为城市电网应用柔性直流技术提供了重要的参考，促使以后在城市电网中更加科学合理的规划应用柔性直流技术。
参考文献：
[1]于汀, 蒲天骄, 刘广一,等. 基于柔性直流分区互联的受端城市电网无功电压控制策略[J]. 高电压技术, 2017, 43(7):2140-2145.
[2]康美金. 柔性直流输电技术应用领域展望[J]. 经济技术协作信息, 2016(3):75-75.
[3] 张同义, 徐桢, 陶志海. 柔性直流输电在长岛微电网中的应用[J]. 商品与质量, 2016(1):113-113.
论文作者:李明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
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