特高压直流输电技术研究成果专辑2010

A. 我国特高压输电技术取得哪些进展

1972年6月6日，龙羊峡——天水——关中的330千伏交流输电线路建成投产，这是改革开放初期中国在高压输电领域的最高建设水平。对之后中国输电线路电压升级提升情况，张国宝介绍说，1981年通过全套引进的设备和技术，中国建成了第一条500千伏交流输电线路，即河南平顶山到湖北武昌线路。3年后，在对国外技术引进消化吸收的基础上，中国建成了第一条自行设计、建造的元锦辽海500千伏交流输电线路，即从元宝山电厂经锦州、辽阳到达海城的线路。1989年，中国第一条±500千伏直流输电线路——葛洲坝至上海的葛沪直流建成投入使用。之后输电等级稳步提升。2005年，达到750千伏；2009年建成投运第一条1000千伏特高压输电线路。中国电网大踏步迈进特高压时代。

中国电力科技工作者以踏实进取的创新精神，不断实现中国特高压技术的新突破，赢得一个又一个荣誉，特别是“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”“特高压±800千伏直流输电工程”两大创新成果，分别摘得2012年和2017年的国家科技进步特等奖。电网企业在特高压、智能电网、柔性直流输电、大电网安全控制、新能源并网等领域取得了突出成果，获得一大批专利和科技奖项。来源：人民日报

B. 什么是特高压直流输电

首先呢，特高压输电包括特高压交流输电和特高压直流输电，这俩都不是省油的灯。

先说说为什么要特高压输电吧。特高压交流输电意味着传输相同功率时候的线路损耗小（传输功率=电压*电流，电压大意味着电流小，而线路损耗=电流^2*线路阻抗），因此可以实现远距离，大容量的输电。至于特高压直流输电那就更好使了，交流输电都是三线制，而直流输电一正一负两根线妥妥的，活生生省去了三分之一的开销啊，更何况交流输电还得考虑两端系统是不是同步啦有没有振荡啦等等，直流又不存在频率一说，因此稳定性方面也是傲视交流的（当然这又有一堆问题，等下说）。考虑到我国80%能源集中于西北区域，而70%的工业中心u以及负荷用电则分布在我国中部以及东南沿海地区，特高压工程只能拍着胸脯：此间重任舍我其谁！

截至2019年6月，国家电网已建成“九交十直”特高压输电网架。也就是说目前特高压交流和特高压直流的建设是齐头并进的。先说说传统的交流输电吧，电压等级高意味着线路绝缘要求很高，同时对相应的变压器等等的配置要求也会相应增高，毕竟得保证这么高等级的电压下别轻易被击穿啊，这就是一大笔开销；其次为了降低线路损耗得采用分裂导线，对于特高压等级八分裂不为过，因此特高压等级线路的线路走廊占地还是需要加宽的，那为了节约占地面积我们可以考虑采用同杆并架多回线的方式，然而这就会为输电线路的继电保护带来麻烦。多回线之间距离通常较近，线路之间存在严重耦合，而且多回线之间不仅存在相间故障还存在跨线故障，众多故障场景给继电保护的整定以及配置带来了一堆需要考虑的因素，更何况咱还得考虑特高压线路本身的特性对继电保护带来的影响。特高压线路的分布电容比较大，因此分布电容将产生较大的电容电流，同时线路发生短路故障时特高压线路的非周期分量衰减常数较大，众所周知现在大部分保护都是基于工频量的保护，而最为广泛采用的傅式滤波算法偏偏对于非周期分量滤除效果不太好，所以适用于中低压等级的保护在特高压这里必然需要重新整定或者配置。再想想这一回特高压线路如果出现故障，那意味着多少功率顿时送不出去了，只能考虑让别的线路分担一些，但这又会对别的线路造成额外负担......总之也是麻烦多多。

那是不是特高压直流就莫得问题了捏~~非也~交流在历史长河中奔腾了这么多年都还在特高压等级里小心翼翼，直流哪能这么嚣张。。。直流输电的本质其实就是把交流用整流站变成直流，经过直流线路输送到受端电网然后再用逆变站重新转换成交流，所以对于直流输电而言其核心部分在于换流站。目前特高压直流输电换流站都是采用晶闸管作为基本换流器件的，晶闸管这玩意儿吧，学过电力电子的人大概会知道，是所有可控电力电子开关中的基础——半控器件，之所以用它而不是什么高端的全控器件比方说IGBT之类的其实就是因为晶闸管皮实，奈得住高压。目前我国的特高压直流线路都是LCC的，不过听说也在建VSC—LCC连接的试验工程，不过试验嘛……谁知道猴年马月的事儿。晶闸管最致命的弱点在于它的关断需要承受一段时间的反压，在反压作用期间流经晶闸管的电流减小到零并且晶闸管的载流子恢复关断能力后才能算完全关断。若是晶闸管没能关断或者在阀电压变为正向时又重新导通了，那么就发生了传说中的换相失败，对于特高压直流输电而言换相失败通常发生在逆变器（感兴趣可以看看浙大《直流输电》这本教材，很经典），这就导致注入交流电网的三相电流出现问题了啊！！好端端的某两相换流阀之间发生换相失败了，注入电流突然出现谐波+突增+骤降，这一连串骚操作不光让交流电网的继电保护反应不过来，直流系统也急啊，犹豫一下那还是直流闭锁吧，于是……这一回直流输电线路扑街了。那导致换相失败的原因是什么呢，多了去了，有可能控制系统触发脉冲丢失了，有可能交流线路故障了等等。那么这就会出现问题，交流系统故障会导致直流系统换相失败，而直流系统换相失败又会反过来让交流系统出现复故障特征，例如暂态功率倒向等等，进而导致交流系统继电保护误动作，例如我国2003横东甲乙线以及2005年北涌乙线保护误动作，都导致了非故障线路切除以及故障扩大化。所以看起来特高压直流输电能增强电网稳定性，其实这个怎么说呢，有利必有弊吧。何况换流站等大量电力电子设备的接入导致整个电网具有非线性，这让传统基于线性原理的电路分析基本不再适用，对于故障分析保护配置又是一个巨大的挑战。。。。。。

C. 特高压直流输电技术在首次在中国实现是应用在了哪里

云南－广东±800kV输电工程是我国特高压直流输电示范工程，也是世界上首条直流电压等级最高（±800KV）、输送容量（5000MW）最大的特高压直流输电工程，包括位于云南省的楚雄换流站和广东省的穗东换流站，输电线路长1418公里。

D. 特高压直流输电线路具有哪些特点

3、特高压直流输电的主要技术特点。与特高压交流输电技术相比，UHVDC的主要技术特点为：
（1）UHVDC系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力输送至负荷中心；
（2）UHVDC控制方式灵活、快速，可以减少或避免大量过网潮流，按照送、受两端运行方式变化而改变潮流；
（3）UHVDC的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电；
（4）在交直流混合输电的情况下，利用直流有功功率调制可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，提高交流系统的动态稳定性；
（5）当发生直流系统闭锁时，UHVDC两端交流系统将承受很大的功率冲击。

E. 河南省科技厅的重点任务

“十一五”期间，我省科技工作要紧紧围绕建设创新型河南，加快实现中原崛起。在凝炼科技发展战略重点中，围绕“攻克产业关键共性技术，提升竞争力”、“加强科技基础条件建设”和“加大社会公益性科技研究”三个方面，动员全社会科技资源高效配置，实现关键领域的集成创新和突破。
优化科技力量布局，构建并完善科技创新体系；发展高新技术、加快培育新兴产业，推广先进适用技术，改造传统产业；解决现代农业和社会公益性事业发展的重大科技需求；建立和优化研发支撑体系和资源服务系统，加快科技基础条件平台建设。力争在相对优势领域或关键领域实现重大突破。
（一）突出战略重点，实施重大科技专项
为进一步突出战略重点，发挥我省优势，筛选出若干重大科技专项和重大科技工程，力争近期取得突破，努力实现科技发展的局部跃升带动生产力的跨越发展。其目的一是突出对提高自主创新能力具有重大推动作用的新兴先导产业；二是突出对整体提升产业竞争力具有全局性影响，带动性强的优势产业发展的关键共性技术；三是着力解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题；四是突出科技创新能力建设，加强科技创新基础性工作。重大科技专项是通过全社会科技资源集成，力争取得自主知识产权核心技术突破，解决全省经济和社会发展重点领的关键共性技术和制约发展的重大瓶颈问题，并加快实现产业化。
围绕全省经济建设和社会发展的重大科技需求，结合《河南省中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》确定的11个重大科技专项，充分论证、分步实施、动态调整。主要农作物新品种选育。重点研究农业生物种质资源的创新利用，利用生物、物理、化学等多种方法和手段创造新的种质资源，建立、充实我省优势作物品系基因资源库；以改善品质为主，培育专用、优质、高产农作物品种。支持专用小麦、饲料玉米、优质棉花、高蛋白大豆、保健型花生、双低油菜、出口型芝麻以及地方特色作物新品种选育和配套优质丰产高效栽培技术；支持蔬菜、花卉、经济林新品种选育，特别是适合保护地栽培的新品种选育引进。到2010年，选育150个左右符合市场要求，加工品质和营养品质优良，适宜不同生态区域、不同熟制、不同加工要求、抗逆能力强、单位面积产量平均提高10%左右的农作物新品种（系）。
农副产品精深加工。 主要研究粮食精深加工技术研究与开发、果品精深加工技术研究与开发、肉制品精深加工技术研究与开发。“十一五”期间研究开发一批市场前景好、竞争力强、科技含量和附加值高的新产品，并实现产业化；开发农副产品精深加工中急需的关键技术，使我省农副产品精深加工整体技术水平达到国内先进。超高压输变电装备关键技术研究及产业化。重点研究超高压输变电和直流输变电工程中保护技术、控制技术以及阀、开关设备等产品的研究开发与产业化，主要包括高压直流输电换流阀及控制保护系统、超高压输变电控制保护系统及开关设备。到2010年，在光学互感器、特高压直流输电控制保护关键技术上实现突破；实现在我国超高压直流输变电控制、保护和开关装备上的完全国产化；河南省的超高压及直流输变电控制、保护和开关装备占国内市场的50%以上。
数字化装备关键技术。重点研究高档数控机床设计与制造技术、超高压输变电技术及装备研制、交通运输基础设施建设用装备设计技术研究开发。“十一五”期间，通过攻关基本实现数控机床、工作母机和重大成套技术装备的自主设计制造，在高速磨用电主轴及数控机床制造技术、高精度特高压光学电流互感器实用化关键技术、新型高压开关设备制造等方面取得技术突破。有色金属精深加工工艺技术及装备。重点研究铝合金生产工艺技术与加工装备研究、镁合金研究开发、铜合金及制品关键技术。到“十一五”末，研制出的新型铝镁硅基合金汽车车身板材的力学性能达到或超过美国的汽车车身板材的性能指标，实现快速近终成型镁合金板材、大型镁合金铸件的高效能低成本生产，开发出具有自主知识产权的高性能铝基合金和高强、高韧镁合金及相关的生产技术，完成年产10万吨无铅易切削铜合金管棒生产，实现高性能耐蚀铜合金和特种铜合金管件规模化生产。
新型功能材料及制品关键技术。主要开展电子玻璃及液晶显示器件关键技术研究、高档超硬材料制品产业化关键技术研究和高效优质耐火材料的开发应用研究。“十一五”期间建立国内最大的电子玻璃及液晶显示器件的生产基地和特种玻璃生产基地。加快提高超硬材料及制品产业规模，高档产品基本齐全，国内市场占有率达到50%以上；人造金刚石单次合成量提高2倍以上，高品级金刚石产出率提高1倍以上。开发以矾土合成氮化物为原料的优质高效耐火材料制品。
硅材料及光伏技术。重点研究多晶硅工业化生产技术及装备、晶硅及硅薄膜太阳能电池。24、36对棒多晶硅还原炉投入工业化使用，建好国内产能最大、自动化水平最高的年产三千吨的多晶硅工业化生产线。围绕晶硅太阳能电池生产形成一个包含单晶硅、切片、封装等企业的产业链。实现硅薄膜电池的产业化生产。汽车及零部件设计与制造关键技术。重点研究高档客车及其开发平台、车辆动态性能测试系统、重型专用车等高效运输装备，混合动力、替代燃料、燃料电池等新能源汽车和新型汽车动态参数监视系统、制动系统，汽车自动变速器、水泵、减振器等。开发系列达到国际标准、符合我国实情的高档新型客车，在重型专用车设计及制造技术方面取得突破，加速新型专用车研发，建立完善的汽车动态性能测试试验系统；在CAN总线技术的客车应用、汽车部件总成技术上取得突破，以减振器、水泵国内知名汽车配件为基础，拓展双功率流转向操纵系统、自动变速器、动态参数监视系统、制动系统等新型汽车部件等配件体系。
新药创制及中医药现代化。重点开展生物诊断药物、新型疫苗和新生物药物的研究；开展中医药的诊疗评价技术标准和治疗肿瘤、艾滋病、肝病、心脑血管疾病、免疫功能性疾病、病毒性疾病、糖尿病、老年性疾病新型中药的研发，加强中药资源的利用保护和中药材的规范种植。开展新型化学合成药物、抗生素药物、手性小分子药物的研究。动物重大疫病预防控制关键技术。重点开展禽流感等流行病学调查研究、禽流感等新型疫苗、快速诊断技术研究与开发和禽流感等综合防治技术研究，研制出新型高效疫苗，为禽流感等综合防治提供良好的疫苗。研制出快速检测试剂盒和试纸条；为综合防控提供特异、敏感、快速、简便的诊断和检测方法。将特异、敏感的检测诊断方法和新型、高效、安全的疫苗应用于临床，制定合理的免疫程序，筛选疫苗的免疫效果；探索中药在禽流感等防治中的作用；制定在饲养模式、流通环节中合理有效的防治技术。
清洁能源与节能技术。重点开展电解铝节能技术研究及推广、燃料电池工业化生产技术和煤热解多联产技术研究。“十一五”末，研制出集成化、智能化的生物质致密成型成套设备，提高生物质原料密度。建立大型沼气工业化生产应用示范基地，提高产气稳定性。分离、纯化出产氢速率高的混合菌种，完成可连续产生氢气的装置设备的试制。
（二）发挥调控作用，推动实施重大科技工程
重大科技工程是通过政府组织推动和科技资源整合，提高科技创新能力，促进成果转化及应用，推动经济社会全面协调可持续发展。结合全省发展需要和实施条件的成熟程度，分批启动实施科技富民强县及新农村建设、企业技术创新能力培育、科技创新人才队伍建设工程、科技成果转化及应用推广和知识产权优势培育等重大科技工程。科技富民强县及新农村建设。围绕新农村建设的重点、热点问题，加快发展区域特色支柱产业，壮大县域经济和带动农民增收致富。加大力度解决对社会主义新农村建设具有重大示范带动作用且具有广泛市场开发前景的重大科技难题。支持提高农业科技创新能力；扶持发展具有区域特色优势的科技型产业；加强农村科技服务体系建设；依托科技产业带动农村劳动力转移；支持对新型农民的科技培训；加强农村社区和小城镇科技开发。
企业技术创新能力培育。围绕提高企业技术创新能力，以推进实施自主创新跨越发展战略、建设创新型河南为根本目标。加快企业研发中心建设，促进企业成为技术创新的主体、研发投入的主体和科技成果转化的主体。结合攻克企业核心技术，支持科研院所与高等院校积极围绕企业技术创新需求开展产学研多种形式的结合，逐步形成以市场为导向，符合科技和经济发展规律的企业创新机制。统筹项目、基地和人才队伍建设，培育一批创新型企业，通过引导和示范，带动更多企业走创新主导型发展道路。
科技创新人才队伍建设。搭建科技人才信息平台，建立健全高层次人才专家库和各类人才资源信息库，充分利用网络技术发布人才资源状况，预测技术需求和人才供求信息。搭建创新创业平台，结合研发中心、工程（技术研究）中心、重点实验室、优势特色产业基地建设，促进高层次人才流动、聚集高层次人才和优秀科研项目。通过国际科技合作计划、杰出青年科学基金、杰出人才创新基金的支持和引导，大力引进国外智力，培养和造就一批素质高、结构合理的学科带头人和人才梯队，支持、培养一批科技创新领军人才和创新团队，为中原崛起提供人才支撑。
科技成果转化及应用推广。围绕全省经济社会发展迫切需求，加快筛选凝炼科技创新性强，技术关联度高，产业带动性大，辐射影响面广的重大关键共性科技成果，组织实施转化和产业化。依托具备资源、技术和人才优势的企业、科研机构和高校，建设产学研相结合的综合性和专业化服务平台。按照组织网络化、功能社会化、服务产业化的方向，统筹规划、整合集成、突出特色，形成服务科技创新和成果转化的科技中介网络。知识产权优势培育。以增强我省企业和区域知识产权创造、占有、管理、运营和保护能力为核心，以实施知识产权战略、支持知识产权产出、促进知识产权转化、加强知识产权保护、培养知识产权人才、构建知识产权信息平台等为手段，以形成知识产权制度优势、资源优势、运营优势、保护优势、文化优势为目标。促进自主创新与经济社会发展的紧密结合，提升全省综合竞争力，推动创新型河南的建设步伐。

F. 特高压直流输电馈入电网会产生什么危害

送电距离远、送电容量大、控制灵活和调度方便芯线不但有电阻、还有电容，电容会对交流电产生磁感应损耗和介质损耗其他还有涉及电力系统的好处有很多，这方面我也不太懂

G. 特高压直流输电面临什么样的技术挑战

（1）设备制造难度大。±800kV特高压直流输电中换流变压器、换流变压器套管、穿墙套管、换流阀等特高压直流输电设备的设计制造难度加大。
（2）设备外绝缘要求高。特高压对线路绝缘子的绝缘要求很高，绝缘子在特高压情况下受直流积污效应的影响所能承受的电压与绝缘间隔的关系较常规电压大。设备所要求的空气净距更大。另外由于我国特高压直流输电工程经过西部高海拔地区，还必须考虑高海拔对外绝缘的影响。
（3）换流站主接线的基本结构复杂。±800kV特高压直流输电换流阀采用双12脉冲阀串接，晶闸管的数目大大增加。
（4）电磁环境的要求更高。电磁环境主要涉及可听噪声、无线电干扰、地面场强等方面。
（5）接地极电流更大。会对周边环境造成很大的影响，如对周边金属的腐蚀；对周边中性点接地变压器产生直流偏磁，引起变压器非正常发热、噪声增大；造成周边地面电位场强增加，对人畜造成威胁，等。
（6）极闭锁故障对电力系统的冲击。由于特高压直流输电输电容量大，单极故障或双极故障将造成受电端系统供电容量的严重不足，这会对电力系统造成很大的冲击，假如交流系统不能承受，将造成电网崩溃，引起灾难性后果，因此对受电端交流系统提出了较高的要求。
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H. 特高压直流输电技术哪一年研发

我国特高压指±800kV以上直流，1000kV以上交流电。在2010年，向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程开始实现特高压直流输电