为实现绿色环保可持续发展,我国宣布力争2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”,这意味着我国能源结构即将迎来重大转变,主要是将从化石能源为主逐渐转向以水、风、光为主的清洁能源。特高压直流输电作为当今世界最高效的电力传输技术,具有电压等级高、容量大、损耗小和输电线路结构简单等优点,是有效缓解我国能源主要分布在西、北部地区而用电负荷主要集中在东部沿海地区这一矛盾的关键技术。大力发展特高压直流输电技术和培养专业技术人才,是实现西电东送,将西部清洁能源高效可靠地输往东部沿海地区的重要保障,是打破地域能源分布与区域经济发展不均衡的关键技术,是实现我国“碳达峰”和“碳中和”目标的重要举措。

直流输电技术随着换流技术的发展而不断进步,可以大致分为汞弧阀换流时期、晶闸管换流阀时期和柔性换流阀时期三个阶段。我国直流输电跨越了汞弧阀换流时期,在20世纪70年代直接从晶闸管换流阀开始,到目前为止已形成了常规直流输电和柔性直流输电并存的发展局面。虽然我国直流输电起步较晚,但发展迅速,已相继建成了多个世界上直流电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的特高压直流输电工程,为我国经济社会高速发展提供了强有力的能源保障。

以晶闸管为核心的常规直流输电具有容量大、成本低和损耗小等诸多优点,但电流源换流器依赖交流系统运行,存在换相失败的风险,无法与无源系统连接,还需要消耗大量的无功功率。而以IGBT为核心的模块化柔性直流输电没有换相失败问题,不仅能独立控制有功功率和无功功率,还可以起到静止同步补偿器的作用,但电压源换流器存在容量小、损耗大和成本高的问题。因此,常规直流输电技术和柔性直流输电技术具有互补的特点,将两者结合而成的混合直流输电系统是远距离、大容量输电的理想方案。

正是基于常规直流和柔性直流输电技术的优势互补,我国于2020年建成了世界首个特高压混合直流输电工程——乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程(简称昆柳龙直流工程)。该工程作为世界第七大水电站“乌东德水电站”的主要送出“大动脉”,从云南出发,跨过1475km的高山河湖,将丰沛的水电分别送至广东和广西的用电负荷中心,不仅是落实西电东送战略,促进清洁能源消纳的重要举措,也是实现资源优化配置,满足粤港澳大湾区经济发展用电需求的重要保障。该工程实现了多项电网技术的创新,并创造了十九项世界第一:世界上容量最大的特高压多端直流输电工程、首个特高压多端混合直流工程、首个特高压柔性直流换流站工程、首个具备架空线路直流故障自清除能力的柔性直流输电工程等。

《特高压多端混合柔性直流输电工程技术》一书,以昆柳龙直流工程为技术背景,系统地梳理了常规直流输电、柔性直流输电和混合直流输电的关键理论、核心技术和工程运维规范,内容涵盖特高压多端混合直流输电的系统结构、工程运行方式、设备工作原理、系统控制保护、工程参数设计和系统运维要领,归纳总结了当今最先进的特高压直流输电技术。该书将为从事直流输电运行维护、工程建设、科学研究、设备制造、电网规划和运行管理等方面的技术人员和管理人员提供参考;将对我国高压直流输电技术的发展和人才培养发挥重要作用;将为缓解我国区域能源分布和地区经济发展不平衡,实现我国“碳达峰”和“碳中和”目标,促进绿色环保可持续发展做出积极贡献。