特高壓直流輸電技術研究成果專輯2010

A. 我國特高壓輸電技術取得哪些進展

1972年6月6日，龍羊峽——天水——關中的330千伏交流輸電線路建成投產，這是改革開放初期中國在高壓輸電領域的最高建設水平。對之後中國輸電線路電壓升級提升情況，張國寶介紹說，1981年通過全套引進的設備和技術，中國建成了第一條500千伏交流輸電線路，即河南平頂山到湖北武昌線路。3年後，在對國外技術引進消化吸收的基礎上，中國建成了第一條自行設計、建造的元錦遼海500千伏交流輸電線路，即從元寶山電廠經錦州、遼陽到達海城的線路。1989年，中國第一條±500千伏直流輸電線路——葛洲壩至上海的葛滬直流建成投入使用。之後輸電等級穩步提升。2005年，達到750千伏；2009年建成投運第一條1000千伏特高壓輸電線路。中國電網大踏步邁進特高壓時代。

中國電力科技工作者以踏實進取的創新精神，不斷實現中國特高壓技術的新突破，贏得一個又一個榮譽，特別是「特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用」「特高壓±800千伏直流輸電工程」兩大創新成果，分別摘得2012年和2017年的國家科技進步特等獎。電網企業在特高壓、智能電網、柔性直流輸電、大電網安全控制、新能源並網等領域取得了突出成果，獲得一大批專利和科技獎項。來源：人民日報

B. 什麼是特高壓直流輸電

首先呢，特高壓輸電包括特高壓交流輸電和特高壓直流輸電，這倆都不是省油的燈。

先說說為什麼要特高壓輸電吧。特高壓交流輸電意味著傳輸相同功率時候的線路損耗小（傳輸功率=電壓*電流，電壓大意味著電流小，而線路損耗=電流^2*線路阻抗），因此可以實現遠距離，大容量的輸電。至於特高壓直流輸電那就更好使了，交流輸電都是三線制，而直流輸電一正一負兩根線妥妥的，活生生省去了三分之一的開銷啊，更何況交流輸電還得考慮兩端系統是不是同步啦有沒有振盪啦等等，直流又不存在頻率一說，因此穩定性方面也是傲視交流的（當然這又有一堆問題，等下說）。考慮到我國80%能源集中於西北區域，而70%的工業中心u以及負荷用電則分布在我國中部以及東南沿海地區，特高壓工程只能拍著胸脯：此間重任舍我其誰！

截至2019年6月，國家電網已建成「九交十直」特高壓輸電網架。也就是說目前特高壓交流和特高壓直流的建設是齊頭並進的。先說說傳統的交流輸電吧，電壓等級高意味著線路絕緣要求很高，同時對相應的變壓器等等的配置要求也會相應增高，畢竟得保證這么高等級的電壓下別輕易被擊穿啊，這就是一大筆開銷；其次為了降低線路損耗得採用分裂導線，對於特高壓等級八分裂不為過，因此特高壓等級線路的線路走廊佔地還是需要加寬的，那為了節約佔地面積我們可以考慮採用同桿並架多回線的方式，然而這就會為輸電線路的繼電保護帶來麻煩。多回線之間距離通常較近，線路之間存在嚴重耦合，而且多回線之間不僅存在相間故障還存在跨線故障，眾多故障場景給繼電保護的整定以及配置帶來了一堆需要考慮的因素，更何況咱還得考慮特高壓線路本身的特性對繼電保護帶來的影響。特高壓線路的分布電容比較大，因此分布電容將產生較大的電容電流，同時線路發生短路故障時特高壓線路的非周期分量衰減常數較大，眾所周知現在大部分保護都是基於工頻量的保護，而最為廣泛採用的傅式濾波演算法偏偏對於非周期分量濾除效果不太好，所以適用於中低壓等級的保護在特高壓這里必然需要重新整定或者配置。再想想這一回特高壓線路如果出現故障，那意味著多少功率頓時送不出去了，只能考慮讓別的線路分擔一些，但這又會對別的線路造成額外負擔......總之也是麻煩多多。

那是不是特高壓直流就莫得問題了捏~~非也~交流在歷史長河中奔騰了這么多年都還在特高壓等級里小心翼翼，直流哪能這么囂張。。。直流輸電的本質其實就是把交流用整流站變成直流，經過直流線路輸送到受端電網然後再用逆變站重新轉換成交流，所以對於直流輸電而言其核心部分在於換流站。目前特高壓直流輸電換流站都是採用晶閘管作為基本換流器件的，晶閘管這玩意兒吧，學過電力電子的人大概會知道，是所有可控電力電子開關中的基礎——半控器件，之所以用它而不是什麼高端的全控器件比方說IGBT之類的其實就是因為晶閘管皮實，奈得住高壓。目前我國的特高壓直流線路都是LCC的，不過聽說也在建VSC—LCC連接的試驗工程，不過試驗嘛……誰知道猴年馬月的事兒。晶閘管最致命的弱點在於它的關斷需要承受一段時間的反壓，在反壓作用期間流經晶閘管的電流減小到零並且晶閘管的載流子恢復關斷能力後才能算完全關斷。若是晶閘管沒能關斷或者在閥電壓變為正向時又重新導通了，那麼就發生了傳說中的換相失敗，對於特高壓直流輸電而言換相失敗通常發生在逆變器（感興趣可以看看浙大《直流輸電》這本教材，很經典），這就導致注入交流電網的三相電流出現問題了啊！！好端端的某兩相換流閥之間發生換相失敗了，注入電流突然出現諧波+突增+驟降，這一連串騷操作不光讓交流電網的繼電保護反應不過來，直流系統也急啊，猶豫一下那還是直流閉鎖吧，於是……這一回直流輸電線路撲街了。那導致換相失敗的原因是什麼呢，多了去了，有可能控制系統觸發脈沖丟失了，有可能交流線路故障了等等。那麼這就會出現問題，交流系統故障會導致直流系統換相失敗，而直流系統換相失敗又會反過來讓交流系統出現復故障特徵，例如暫態功率倒向等等，進而導致交流系統繼電保護誤動作，例如我國2003橫東甲乙線以及2005年北涌乙線保護誤動作，都導致了非故障線路切除以及故障擴大化。所以看起來特高壓直流輸電能增強電網穩定性，其實這個怎麼說呢，有利必有弊吧。何況換流站等大量電力電子設備的接入導致整個電網具有非線性，這讓傳統基於線性原理的電路分析基本不再適用，對於故障分析保護配置又是一個巨大的挑戰。。。。。。

C. 特高壓直流輸電技術在首次在中國實現是應用在了哪裡

雲南－廣東±800kV輸電工程是我國特高壓直流輸電示範工程，也是世界上首條直流電壓等級最高（±800KV）、輸送容量（5000MW）最大的特高壓直流輸電工程，包括位於雲南省的楚雄換流站和廣東省的穗東換流站，輸電線路長1418公里。

D. 特高壓直流輸電線路具有哪些特點

3、特高壓直流輸電的主要技術特點。與特高壓交流輸電技術相比，UHVDC的主要技術特點為：
（1）UHVDC系統中間不落點，可點對點、大功率、遠距離直接將電力輸送至負荷中心；
（2）UHVDC控制方式靈活、快速，可以減少或避免大量過網潮流，按照送、受兩端運行方式變化而改變潮流；
（3）UHVDC的電壓高、輸送容量大、線路走廊窄，適合大功率、遠距離輸電；
（4）在交直流混合輸電的情況下，利用直流有功功率調制可以有效抑制與其並列的交流線路的功率振盪，包括區域性低頻振盪，提高交流系統的動態穩定性；
（5）當發生直流系統閉鎖時，UHVDC兩端交流系統將承受很大的功率沖擊。

E. 河南省科技廳的重點任務

「十一五」期間，我省科技工作要緊緊圍繞建設創新型河南，加快實現中原崛起。在凝煉科技發展戰略重點中，圍繞「攻克產業關鍵共性技術，提升競爭力」、「加強科技基礎條件建設」和「加大社會公益性科技研究」三個方面，動員全社會科技資源高效配置，實現關鍵領域的集成創新和突破。
優化科技力量布局，構建並完善科技創新體系；發展高新技術、加快培育新興產業，推廣先進適用技術，改造傳統產業；解決現代農業和社會公益性事業發展的重大科技需求；建立和優化研發支撐體系和資源服務系統，加快科技基礎條件平台建設。力爭在相對優勢領域或關鍵領域實現重大突破。
（一）突出戰略重點，實施重大科技專項
為進一步突出戰略重點，發揮我省優勢，篩選出若乾重大科技專項和重大科技工程，力爭近期取得突破，努力實現科技發展的局部躍升帶動生產力的跨越發展。其目的一是突出對提高自主創新能力具有重大推動作用的新興先導產業；二是突出對整體提升產業競爭力具有全局性影響，帶動性強的優勢產業發展的關鍵共性技術；三是著力解決制約經濟社會發展的重大瓶頸問題；四是突出科技創新能力建設，加強科技創新基礎性工作。重大科技專項是通過全社會科技資源集成，力爭取得自主知識產權核心技術突破，解決全省經濟和社會發展重點領的關鍵共性技術和制約發展的重大瓶頸問題，並加快實現產業化。
圍繞全省經濟建設和社會發展的重大科技需求，結合《河南省中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》確定的11個重大科技專項，充分論證、分步實施、動態調整。主要農作物新品種選育。重點研究農業生物種質資源的創新利用，利用生物、物理、化學等多種方法和手段創造新的種質資源，建立、充實我省優勢作物品系基因資源庫；以改善品質為主，培育專用、優質、高產農作物品種。支持專用小麥、飼料玉米、優質棉花、高蛋白大豆、保健型花生、雙低油菜、出口型芝麻以及地方特色作物新品種選育和配套優質豐產高效栽培技術；支持蔬菜、花卉、經濟林新品種選育，特別是適合保護地栽培的新品種選育引進。到2010年，選育150個左右符合市場要求，加工品質和營養品質優良，適宜不同生態區域、不同熟制、不同加工要求、抗逆能力強、單位面積產量平均提高10%左右的農作物新品種（系）。
農副產品精深加工。 主要研究糧食精深加工技術研究與開發、果品精深加工技術研究與開發、肉製品精深加工技術研究與開發。「十一五」期間研究開發一批市場前景好、競爭力強、科技含量和附加值高的新產品，並實現產業化；開發農副產品精深加工中急需的關鍵技術，使我省農副產品精深加工整體技術水平達到國內先進。超高壓輸變電裝備關鍵技術研究及產業化。重點研究超高壓輸變電和直流輸變電工程中保護技術、控制技術以及閥、開關設備等產品的研究開發與產業化，主要包括高壓直流輸電換流閥及控制保護系統、超高壓輸變電控制保護系統及開關設備。到2010年，在光學互感器、特高壓直流輸電控制保護關鍵技術上實現突破；實現在我國超高壓直流輸變電控制、保護和開關裝備上的完全國產化；河南省的超高壓及直流輸變電控制、保護和開關裝備占國內市場的50%以上。
數字化裝備關鍵技術。重點研究高檔數控機床設計與製造技術、超高壓輸變電技術及裝備研製、交通運輸基礎設施建設用裝備設計技術研究開發。「十一五」期間，通過攻關基本實現數控機床、工作母機和重大成套技術裝備的自主設計製造，在高速磨用電主軸及數控機床製造技術、高精度特高壓光學電流互感器實用化關鍵技術、新型高壓開關設備製造等方面取得技術突破。有色金屬精深加工工藝技術及裝備。重點研究鋁合金生產工藝技術與加工裝備研究、鎂合金研究開發、銅合金及製品關鍵技術。到「十一五」末，研製出的新型鋁鎂硅基合金汽車車身板材的力學性能達到或超過美國的汽車車身板材的性能指標，實現快速近終成型鎂合金板材、大型鎂合金鑄件的高效能低成本生產，開發出具有自主知識產權的高性能鋁基合金和高強、高韌鎂合金及相關的生產技術，完成年產10萬噸無鉛易切削銅合金管棒生產，實現高性能耐蝕銅合金和特種銅合金管件規模化生產。
新型功能材料及製品關鍵技術。主要開展電子玻璃及液晶顯示器件關鍵技術研究、高檔超硬材料製品產業化關鍵技術研究和高效優質耐火材料的開發應用研究。「十一五」期間建立國內最大的電子玻璃及液晶顯示器件的生產基地和特種玻璃生產基地。加快提高超硬材料及製品產業規模，高檔產品基本齊全，國內市場佔有率達到50%以上；人造金剛石單次合成量提高2倍以上，高品級金剛石產出率提高1倍以上。開發以礬土合成氮化物為原料的優質高效耐火材料製品。
硅材料及光伏技術。重點研究多晶硅工業化生產技術及裝備、晶硅及硅薄膜太陽能電池。24、36對棒多晶硅還原爐投入工業化使用，建好國內產能最大、自動化水平最高的年產三千噸的多晶硅工業化生產線。圍繞晶硅太陽能電池生產形成一個包含單晶硅、切片、封裝等企業的產業鏈。實現硅薄膜電池的產業化生產。汽車及零部件設計與製造關鍵技術。重點研究高檔客車及其開發平台、車輛動態性能測試系統、重型專用車等高效運輸裝備，混合動力、替代燃料、燃料電池等新能源汽車和新型汽車動態參數監視系統、制動系統，汽車自動變速器、水泵、減振器等。開發系列達到國際標准、符合我國實情的高檔新型客車，在重型專用車設計及製造技術方面取得突破，加速新型專用車研發，建立完善的汽車動態性能測試試驗系統；在CAN匯流排技術的客車應用、汽車部件總成技術上取得突破，以減振器、水泵國內知名汽車配件為基礎，拓展雙功率流轉向操縱系統、自動變速器、動態參數監視系統、制動系統等新型汽車部件等配件體系。
新葯創制及中醫葯現代化。重點開展生物診斷葯物、新型疫苗和新生物葯物的研究；開展中醫葯的診療評價技術標准和治療腫瘤、艾滋病、肝病、心腦血管疾病、免疫功能性疾病、病毒性疾病、糖尿病、老年性疾病新型中葯的研發，加強中葯資源的利用保護和中葯材的規范種植。開展新型化學合成葯物、抗生素葯物、手性小分子葯物的研究。動物重大疫病預防控制關鍵技術。重點開展禽流感等流行病學調查研究、禽流感等新型疫苗、快速診斷技術研究與開發和禽流感等綜合防治技術研究，研製出新型高效疫苗，為禽流感等綜合防治提供良好的疫苗。研製出快速檢測試劑盒和試紙條；為綜合防控提供特異、敏感、快速、簡便的診斷和檢測方法。將特異、敏感的檢測診斷方法和新型、高效、安全的疫苗應用於臨床，制定合理的免疫程序，篩選疫苗的免疫效果；探索中葯在禽流感等防治中的作用；制定在飼養模式、流通環節中合理有效的防治技術。
清潔能源與節能技術。重點開展電解鋁節能技術研究及推廣、燃料電池工業化生產技術和煤熱解多聯產技術研究。「十一五」末，研製出集成化、智能化的生物質緻密成型成套設備，提高生物質原料密度。建立大型沼氣工業化生產應用示範基地，提高產氣穩定性。分離、純化出產氫速率高的混合菌種，完成可連續產生氫氣的裝置設備的試制。
（二）發揮調控作用，推動實施重大科技工程
重大科技工程是通過政府組織推動和科技資源整合，提高科技創新能力，促進成果轉化及應用，推動經濟社會全面協調可持續發展。結合全省發展需要和實施條件的成熟程度，分批啟動實施科技富民強縣及新農村建設、企業技術創新能力培育、科技創新人才隊伍建設工程、科技成果轉化及應用推廣和知識產權優勢培育等重大科技工程。科技富民強縣及新農村建設。圍繞新農村建設的重點、熱點問題，加快發展區域特色支柱產業，壯大縣域經濟和帶動農民增收致富。加大力度解決對社會主義新農村建設具有重大示範帶動作用且具有廣泛市場開發前景的重大科技難題。支持提高農業科技創新能力；扶持發展具有區域特色優勢的科技型產業；加強農村科技服務體系建設；依託科技產業帶動農村勞動力轉移；支持對新型農民的科技培訓；加強農村社區和小城鎮科技開發。
企業技術創新能力培育。圍繞提高企業技術創新能力，以推進實施自主創新跨越發展戰略、建設創新型河南為根本目標。加快企業研發中心建設，促進企業成為技術創新的主體、研發投入的主體和科技成果轉化的主體。結合攻克企業核心技術，支持科研院所與高等院校積極圍繞企業技術創新需求開展產學研多種形式的結合，逐步形成以市場為導向，符合科技和經濟發展規律的企業創新機制。統籌項目、基地和人才隊伍建設，培育一批創新型企業，通過引導和示範，帶動更多企業走創新主導型發展道路。
科技創新人才隊伍建設。搭建科技人才信息平台，建立健全高層次人才專家庫和各類人才資源信息庫，充分利用網路技術發布人才資源狀況，預測技術需求和人才供求信息。搭建創新創業平台，結合研發中心、工程（技術研究）中心、重點實驗室、優勢特色產業基地建設，促進高層次人才流動、聚集高層次人才和優秀科研項目。通過國際科技合作計劃、傑出青年科學基金、傑出人才創新基金的支持和引導，大力引進國外智力，培養和造就一批素質高、結構合理的學科帶頭人和人才梯隊，支持、培養一批科技創新領軍人才和創新團隊，為中原崛起提供人才支撐。
科技成果轉化及應用推廣。圍繞全省經濟社會發展迫切需求，加快篩選凝煉科技創新性強，技術關聯度高，產業帶動性大，輻射影響面廣的重大關鍵共性科技成果，組織實施轉化和產業化。依託具備資源、技術和人才優勢的企業、科研機構和高校，建設產學研相結合的綜合性和專業化服務平台。按照組織網路化、功能社會化、服務產業化的方向，統籌規劃、整合集成、突出特色，形成服務科技創新和成果轉化的科技中介網路。知識產權優勢培育。以增強我省企業和區域知識產權創造、佔有、管理、運營和保護能力為核心，以實施知識產權戰略、支持知識產權產出、促進知識產權轉化、加強知識產權保護、培養知識產權人才、構建知識產權信息平台等為手段，以形成知識產權制度優勢、資源優勢、運營優勢、保護優勢、文化優勢為目標。促進自主創新與經濟社會發展的緊密結合，提升全省綜合競爭力，推動創新型河南的建設步伐。

F. 特高壓直流輸電饋入電網會產生什麼危害

送電距離遠、送電容量大、控制靈活和調度方便芯線不但有電阻、還有電容，電容會對交流電產生磁感應損耗和介質損耗其他還有涉及電力系統的好處有很多，這方面我也不太懂

G. 特高壓直流輸電面臨什麼樣的技術挑戰

（1）設備製造難度大。±800kV特高壓直流輸電中換流變壓器、換流變壓器套管、穿牆套管、換流閥等特高壓直流輸電設備的設計製造難度加大。
（2）設備外絕緣要求高。特高壓對線路絕緣子的絕緣要求很高，絕緣子在特高壓情況下受直流積污效應的影響所能承受的電壓與絕緣間隔的關系較常規電壓大。設備所要求的空氣凈距更大。另外由於我國特高壓直流輸電工程經過西部高海拔地區，還必須考慮高海拔對外絕緣的影響。
（3）換流站主接線的基本結構復雜。±800kV特高壓直流輸電換流閥採用雙12脈沖閥串接，晶閘管的數目大大增加。
（4）電磁環境的要求更高。電磁環境主要涉及可聽雜訊、無線電干擾、地面場強等方面。
（5）接地極電流更大。會對周邊環境造成很大的影響，如對周邊金屬的腐蝕；對周邊中性點接地變壓器產生直流偏磁，引起變壓器非正常發熱、雜訊增大；造成周邊地面電位場強增加，對人畜造成威脅，等。
（6）極閉鎖故障對電力系統的沖擊。由於特高壓直流輸電輸電容量大，單極故障或雙極故障將造成受電端系統供電容量的嚴重不足，這會對電力系統造成很大的沖擊，假如交流系統不能承受，將造成電網崩潰，引起災難性後果，因此對受電端交流系統提出了較高的要求。
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H. 特高壓直流輸電技術哪一年研發

我國特高壓指±800kV以上直流，1000kV以上交流電。在2010年，向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示範工程開始實現特高壓直流輸電