电力电子器件在柔性直流输电的应用和发展趋势2023

柔性直流输电及其电力电子器件应用发展趋势

1. 柔性直流输电概述与应用现状

• 发展现状：柔性直流输电技术自20世纪90年代初开始发展，至今已成为国内外电力输送的重要方式。中国自2010年后开始大规模应用柔性直流技术，目前已有12个项目投入运行，主要用于风电送出、电网互联、远距离输电和无源网络供电。

• 关键技术：采用全控型器件（如IGBT、IGCT）进行换流，能够实现导通与可控关断，适应复杂电网环境。

2. 电力电子器件在柔性直流中的应用

• 器件类型：主要应用IGBT、IGCT等全控型器件作为换流阀的核心部件。
• 应用案例：包括南澳多端柔直工程、鲁西背靠背工程、广东电网背靠背工程等，展示了柔性直流在优化电网结构、远距离架空线输电等方面的应用。

3. 高压大功率电力电子器件展望

• 发展趋势：随着中国“双碳”目标的推进，柔性直流将成为新能源送出的主要方式。预计到2030年，风电、太阳能发电总装机规模将达到12亿千瓦以上，其中沙漠戈壁、荒漠地区的大型风光基地占比超过80%。

4. 代表性工程分析

• 南澳多端柔直工程：作为世界首个多端柔性直流输电示范工程，采用多端柔直技术实现多个风电场并网，体现了柔性直流在优化电网结构和提高电网稳定方面的优势。
• 鲁西背靠背工程：首次将柔性直流用于西电东送，通过柔直互联避免了弱电网条件下可能的系统恢复问题，展示了其在电网互联领域的创新应用。
• 广东电网背靠背工程：显著降低了粤港澳大湾区的短路电流水平，提高了电网稳定性，有效减少了换相失败的风险。

5. 电力电子器件技术特点与挑战

• 技术特点：器件具有高电压、大容量、低开关频率、优良的散热性能等特点，采用先进的封装技术以提高防爆能力和适应极端环境。
• 挑战：在高海拔、强辐射、湿热盐雾环境下，对器件的耐压能力、防腐蚀性能提出了更高要求，需要持续的技术创新和改进。

综上所述，柔性直流输电技术及其电力电子器件的应用呈现出快速发展态势，特别是在新能源开发和电网互联方面发挥着重要作用。随着技术的不断进步和应用场景的扩展，对大功率电力电子器件的需求将持续增长，推动行业向更高效率、更可靠、更环保的方向发展。