2014年3月31日，《2014全球智能电网建设分布式能源及技术储备展览会暨高峰论坛》在国家会议中心举行，在下午举行的主题为“继电保护与特高压技术”的演讲环节，北极星电力网整理南方电网科学研究院许树楷介绍了南澳多端柔性直流输电示范工程，全文如下：
许树楷：大家下午好，柔性直流输电我们称特为新一代的直流输电技术，这个主要是跟传统的高压直流输电来比较的，柔性支流输电的学术上基于可观的换流器自换向，能够独立调节有功功率和无功功率，可控性和灵活性好，在密集区域使用非常好。对于技术来讲，跟传统的直流相比，接线的方面也比较类似，一种是单线接入的，还有一个是它本身的比较稳定。
跟常规直流输电相比，我们可以看到它最本质的区别，由于使用的器件不一样，电网来提供换向的控制，传统直流输电里头需要大量配制这些，大概换流占到60%到65%。热性使用的全控型的，配制调控的策略，谐波、损害等等都有一些明显的下降。系统里面的运用不需要系统提供换向的电压，可以起无源供给的，可以改变直流的方向，在系统里面的应用展现了非常好的灵活性。
现在它还有一个比较大的缺点，直流出了故障以后，需要清除跳交流来解决的。柔性直流输电在电网性能有多种应用，跟我们智能电网相关，对新能源的接入展示了一个非常好的特性，比如说在欧洲、中国现在用的非常多。另外，包括城市里头供电的使用还有主网架的应用都有它特殊的性能。这里给出了一张从1997年开始世界上柔性直流发展的历程，1997年到2012年世界上有17个工程，历经了电压等级，从10千伏到百百千伏，容量从10兆到百兆。2012年达到了16个之多，电压等级和输送的容量从低电压上升到几百。目前主要的工程是挪威到德国的电网工程，提到了正负五百千伏，这是一个什么概念呢?跟我们传统直流里头一级的输送能量相当，如果构成跟直流一样的话，完全可以替代常规直流输电的这么一个功能。
对柔性直流输电来讲，从目前的情况来讲，还是在我们交流的电网里头。因此我们认为必须先分析系统里面的作用，根据系统情况要求发挥什么样的作用，包括里面的功率模块和控制保护系统能够提出严格规范的要求，这是做系统设计需要关注的问题。
从它的结构来讲，在过去的十多年，柔性直流输电发展并不是快速，十多年的时间差不多每年一个工程，大概只有十几个，最大的限制一个是造价比较昂贵，原来的技术采用的是低变频的。电网里头有两个特性并不是那么好，一个是器件的开关比较高，整体换流损耗比较大，大概是2.5%到3%。另外一个对低变频的换流，采用了特殊的策略，还仍然需要配相应的滤波器，从传统的60%下降到30%左右。针对这个情况，2007年左右，德国的慕尼黑大学提出了一个结构，有一个IMC，西门子公司率先将这个路线运用到工业上，美国建立了世界上以这种技术为蓝本的这么一个工程，这个工程的投运大大的激发了多变频技术在新型输电里头的应用。
这种结构的好处在哪里呢?由于多个模块创立以后，形成了这么一个输出的电压，在交流的输出电压方面，它的调制频率最低50赫兹，输出也比较高，损耗降低到跟常规直流接近1%的概念，而且是完全不需要交流的滤波器。这个在工业上的使用上，性能就显得非常好了。
它可以采用的种类是比较多的，我们电网里头希望能采用的IGBT是达到了4500V或者1300V以上的功率器件，也是使用密度最大的功率器件。我们南方电网在国家科技部的支持下，2010年的时候，联合国内的几个主要的单位承担了十二五一期的重大专项。主要是在中国的发展真正做到高电压和电流，达到了正负160kv和200MW，真正的运用到电网中。
在这个课题的实施当中和示范工程的建设当中，我们也开发了一些专有的技术平台。首先是对换流站开发了综合分析的软件，我们在工程设计的出初始阶段对相应的工程做一些笔选，给出了一些情况。
由于柔性直流输电是多变频的技术路线，但是这么复杂的换流器包含了一千多到两千，包含的器械达到了两千，要去模拟和仿真是非常困难的。行业也针对这种情况有实时的仿真器，我们也建立了专门的仿真模型，对控制保护进行了闭环系统，进行了测试。测试的目的是为了验证控制保护系统是不是达到了性能，应用的情况是否令人满意。
光有数字仿真的系统还是不够的，因为针对这种首次研究的多端系统，它的物理特性和控制模式的切换，我们也构建了物理模拟的系统，主要是做风机并网的切换，包括多点实验。这几块实际上是以柔值为基础的多端网络研究的关键基本问题。下面给大家介绍一下我们在做这个课题当中，汕头南澳地区做的示范工程情况，实施的地点是南方电网广东电网的汕头南澳地区，这个示范工程基本的状况是南澳岛上有装机17万，通过建设柔性直流架空到汕头大陆的电网上来。我们可以看到这是前期设置的，一个是，50兆瓦，金牛是100兆瓦，塔屿是50兆瓦。在大陆的换流站相应的就是两百兆瓦，系统里头的直流电压是正负160kv。
在工程的过程中，我们的重点是做了这个工程里头的研究和设计，包括换流阀和直流电的技术攻关，这些都是首次建设的这么一个工程。对于它系统里头怎么去启动，需要做哪些实验，我们专门研究了一套技术方案对于换流阀方案，我们使用的和工程混合的线路，换流阀首次在实验室实施了冲击的实验，对于直流电缆方面，依托这个项目首次研发，相应的实验规程和要求也是根据这个项目来提出的。
我们南网科研院主要负责整个工程里头的技术研发和示范工程里头的系统研究和设计，对于换流阀和实验提出了相应的要求，形成整体的方案，包括控制保护闭环的测试和现场的调试。这个是我们针对工程的控制保护系统，这里展示的三个框实际上是三个换流站的控制保护系统跟仿真器进行闭环实验的结构图。
控制保护系统在闭环系统测试完毕以后，减少不必要的环节，在现场测试的过程中就会显得更加的顺利。这个是控制保护在现场的情况，这个是控制保护室的情况，这个是里头的控制保护的架构。这个是三个换流站的图片，这个是汕头大陆接收的换流站的情况，还有一个是送端的换流站，是国内三个不同供应商供货，系统上定的规范更需要可操作，才能建立一个完善的系统。
电缆也是来自于国内的两家不同供应商，一个是中联科技，一个是宁波东方，一个是实验示范，另外一个是带动相应的产业，正极和负极是来自于两家不同的供货商。这是我们从前期的研究提出的技术要求到仿真控制保护的实物仿真的测试情况和现场调试的主要性能对比情况，应该说这个系统设计跟前期提出的要求是否吻合，部分情况跟前期相比还有一定的提高。我们在整体工程的实施过程中，也对多模块的桥臂环流和充电时序配合和阀流等等的技术进行了实施。
这一个是青澳站，这个是控制保护的过程，这个是换流站的外景图。我们这个换流站柔性直流的是在原有的220kv的变流站，我们将这个绿地平整了之后修的，作为环境要求方面，有一个非常友好的建设情况。
这个是换流站阀厅的布置，与常规直流相比非常简洁和简单。这个是一个剖面图，下面是一个主面，上面是一个阀厅，出现的就是直流厂。这个是它的换流站整个俯视图的情况，这里是一些关键的设备。包括启动的一些电阻，包括我们在这个站里头穿越不同的布置层中间使用的，这个是换流阀的情况和直流厂的情况。我们可以看到主要的设备就是避雷器和电抗器，主要是防止架空线的雷击，这个是我们控制保护的设备间。
可以看到柔性直流输电南方电网做了示范工程以后，一方面验证了柔性直流输电应用的一个好处和优势，另外也带动了国内相关规模的设备厂家和研发水平。通过这个项目实施，南方电网也在探讨一个新的方式，包括在做云南主网背靠背的工程，已经进入了正式的工程实施阶段。
工程的设想规模比我们刚才提到过的南澳的示范功能有一个大的提升，容量达到75到一百万。
另外一个是一个柔直占地小、无直流线路，布置灵活，多回直流换相失败问题大大减轻，没有6回以上同时失败。分割的中间通过柔直的背靠背进行连接，正常可以起到交流联络线的作用，同时将交流网之间的故障鼓励，起到动态的支撑作用。
南方电网在去年新的电网发展的规划，已经通过国家层面上的认可，未来的输电还是以直流为主。送端电网这个落点非常密集，并且有换相失败的风险，并且柔直可以落到不同的变电站，可以提高电网的安全可靠性。
还有一个情况，随着电网的发展和技术设备的成熟，我们可以探讨形成直流和交流网分开的步骤，这也是现在研究的一个热点。柔直是在欧洲发展的情况，德国规划将北部送到南部的主通道，有可能采用柔性直流输电方式。还有在配网方面的，也可以探讨层次的符合中心区进行直流配网等等。
