來源：南方電網報作者：黃瑩
要實現碳達峰、碳中和目標，能源是“主戰場”，電力是“主力軍”，作為我國碳排放占比最大的單一行業，電力行業減排進程將直接影響碳達峰、碳中和整體進程。2021年3月中央財經委員會第九次會議首次提出構建以新能源為主體的新型電力系統，為電網企業把握新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局提供了戰略指引。
在碳達峰、碳中和目標指導下，初步測算到2030和2060年我國新能源發電量占比將分別超過25%和60%，新能源將逐步在電源結構中占據主導地位。隨著電力系統從可預測的火電和水電、相對穩定的負荷，變為出力難以預測的風電和光伏以及隨機性更高的電動汽車、微網系統等新型負荷，電力系統實時平衡、電力保障將面臨巨大挑戰，系統調節資源需求增大。
為建設以新能源為主體的新型電力系統，未來電網將形成“跨省區主干電網+中小型區域電網+配網及微網”的柔性互聯形態，實現新能源按資源稟賦因地制宜廣泛接入、多元化負荷用能需求，電網作為消納高比例新能源的核心樞紐作用更加顯著。直流輸電是實現遠距離大容量電力輸送、增強電網互聯靈活性和可控性、提升電網對新能源接納能力的重要手段。
新發展階段直流輸電技術發展趨勢
隨著新型電力系統建設的持續推進，直流輸電技術將在大規模清潔能源超遠距離、跨區域、大容量傳輸，電網柔性分區，深遠海上風電高效送出，海量分布式新能源消納和直流負荷接入等領域迎來新的發展機遇。
在大規模清潔能源經濟高效送出和柔性互聯方面，直流輸電以其快速控制的調節性能、大容量遠距離送電等優點，將成為推動云南風光水打捆一體化直流送出、藏東南等大型綜合能源基地開發送出和深遠海上風電集群大規模電源開發利用的重要手段。針對藏東南等清潔能源超遠距離、跨區域、大容量傳輸需求，需進一步開展適應于超遠距離、超高海拔等直流輸電系統設計、設備研發等研究。針對遠海風電開發，經濟高效送出是海上風電進一步發展的關鍵，需要開展海上風電直流組網技術、柔性中低頻輸電技術等經濟高效的輸電技術研究。柔性直流背靠背是實現電網柔性分區互聯的重要技術，可實現電網合理分層分區，增強電網互聯靈活性和可控性。
在直流配用電技術方面，隨著大量分布式新能源、微電網和柔性負荷接入，配電網逐步進入具有電力電子化特征的“交直流混合”時代，在交流配電網中嵌入柔性直流以實現分布式電源和直流負荷接入，促進分布式新能源消納，充分滿足未來多樣化用能需求，需要研究技術經濟性優的緊湊化直流配電技術，解決大量分布式新能源消納和城市密集區解決線路走廊受限的增容改造。
直流輸電技術發展展望
1、支撐大規模清潔能源傳輸的超遠距離、跨區域、大容量直流輸電技術
推動云南風光水打捆一體化直流送出、藏東南等大型綜合能源基地開發直流送出，需要進一步研究超遠距離、跨區域、大容量特高壓直流輸電送端與受端電網系統接入方案及穩定特性，突破超遠距離大容量特高壓直流輸電控制保護技術、超高海拔外絕緣和電磁環境設計技術和跨區域智能化運維技術，支撐重大示范工程建設。發展多種形式的多端直流輸電系統，直流和交直流混合組網技術，直流電網故障高速識別、隔離與恢復技術等，支撐電網靈活運行控制能力的提升。
2、支撐大規模深遠海風電經濟高效送出的新型直流輸電技術
開展海上風電送出新型直流匯集技術和柔性中低頻匯集送出、無常規電源支撐的海上風電直流外送技術研究，為大規模深遠海風電送出提供經濟優選、安全穩定、綠色環保的整體解決方案。海上平臺型柔性直流輸電送出具有與陸上不同的特點，需要適應海上換流站復雜嚴酷使用條件，開展柔性直流輕型化換流平臺設計研究，研發緊湊化、高可靠性、免運維、環保型的海上關鍵裝備和運維技術。
3、支撐大電網柔性互聯的背靠背柔性直流技術
針對支撐廣東等聯網型柔直背靠背重大工程建設需要，研究電網背靠背柔性互聯異同步控制技術，提升柔性直流對電網的支撐能力；結合電網對潮流調節的不同應用需求，研究新型區域電網主動潮流調節關鍵技術與裝備；面向柔性異步及交直流柔性并列結構，研究協同電壓控制、快速故障隔離等高動態的控制保護技術；自主化研制高可靠性柔性直流輸電核心裝備，實現工程示范應用。
4、支撐分布式新能源消納和直流負荷接入的緊湊經濟型直流配用電技術
面向分布式新能源消納和多元用戶負荷接入技術需求，在現有交流配電網中嵌入柔性直流，形成交直流混合配電系統，需要開展交直流混合配電系統規劃與評估方法，配電網柔性直流系統高可靠、高效率、技術經濟合理的拓撲技術裝備與標準化方案研究。在負荷密集區的城市配電網難以滿足負荷的增長，交流線路轉供能力不足，長期處于重載運行狀態，利用直流來進行增容改造是較好的解決方案，但需要解決緊湊化和經濟性方面難題，研究直流配電緊湊化、模塊化、經濟型、差異化技術方案來進行增容改造。在部分直流負荷占比較高的園區或區域，直接建設直流配用電系統，利用其潮流靈活可控、配電能力與供電可靠性高等優勢，實現多能互補系統高效接入。直流配電在新能源消納、增容改造方面具有技術優勢和靈活性，提升緊湊經濟性能將促進直流配電技術持續進步和規模化推廣應用。
5、直流輸電基礎支撐技術
直流輸電技術已經實現諸多關鍵技術和設備突破，隨著基礎器件和關鍵技術的提高，數字技術與傳統電力技術的深度融合，可靠性和可用性也在不斷提升。進一步開展直流關鍵設備和組部件國產化技術研究，實現先進半導體器件等直流主設備的國產化；開展直流主設備運行狀態評估與延壽技術研究，開展直流主設備數字化樣機與內特性可視化技術研究，建立內特性可視化系統，提出運行狀態評估及延壽方法，支撐直流系統可靠安全運行。
結語
直流輸電技術對推動構建以新能源為主體的新型電力系統將起主力軍作用。南方電網公司將根據新型電力系統建設需求不斷深化直流輸電技術研究，為大規模新能源高效送出和消納、電網柔性互聯、海量分布式新能源消納和多元用戶負荷用能需求等方面提供更有力的支撐。
