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延伸阅读：超级电网

简介随着化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增加，各国政府纷纷提出低碳减排目标，倡导大力开发利用可再生清洁能源，将其作为缓解能源供应矛盾、减少温室气体排放和保护生态环境的重要措施。欧盟承诺在1990年的基础上减排20 %，占欧盟电力供应的25.5%。中国国家能源局也发布中国可再生能源发展“十二五”规划。在能源消费中的比例超过9.5% 然而，风能、太阳能和生物能等可再生能源的输出受地理、天气等外界因素影响，与大电网功率交换特性复杂，交换功率水波动范围大，具有间歇性和不可预知性。此外，由于多数可再生能源发电需要依赖自然资源，大容量的可再生能源发电厂往往建设在偏远地区，如大型风电场多建于多风的近海或草原等地，太阳能电厂则多建于光照充裕的沙漠或高原等地，然而日益增长的负荷中心却多位于人口密集的城区。为满足不断增长的电力需求，需要及时将可再生能源所发电能远距离传输至负荷中心。针对以上问题，欧洲提出了超级电网的概念，提议将可再生能源与传统能源广域互联，将偏远地区的大规模可持续电能传输到负荷中心，实现多种能源形式、多时间尺度、大空间跨度、多用户类型[1] 。

中国地域辽阔，能源分布极不均衡，且随着国内可再生能源的迅速发展，可再生能源并网及远距离输送的要求越来越强烈。目前，国内关于超级电网的研究还处于起步阶段，欧洲正在建设的超级电网项目将对中国电网建设具有启示作用。首先对超级电网的概念和特点进行了介绍，进而探讨了建设超级电网所需的关键技术，并指出了超级电网建设过程中所面临的挑战。在此基础上，结合中国可再生能源及负荷中心分布特点，研究讨论了超级电网在中国的应用前景。

超级电网的概念及发展现状

目前，超级电网尚没有统一定义，其实质是依托长距离输电设施将多个不同种类的发电系统连接，以最小损失和最大效率将大量电能传输至几千千米外负荷中心的智能交直流混合广域电力传输网络。基于能源管理系统，超级电网可对电力消费者、输电网、微网和多种发电单元进行控制、管理、优化，从而实现电力系统的快速响应与安全稳定。

目前，欧洲己有超级电网的初步规划。2010年1月，欧洲十国正式公布北海超级电网计划，提议将苏格兰的海上风力涡轮机、德国的太阳能阵列、比利时和丹麦的波浪能发电站与挪威的水力发电站连接起来，从而形成贯穿从北海到欧洲大陆北部的联合电网。

北海电网通过广域范围内的资源互联，可实现风能、太阳能、水电、波浪能等多种资源的互补互济，形成环网状或放射状的多端直流电网。北海电网是欧洲超级电网的一期工程。根据欧洲“Super Grid2050”计划，北海超级电网将与德国2009年10月在撒哈拉沙漠启动建设的大型太阳能项目“沙漠科技”组成一个有机整体，从而形成跨越欧洲、中东、北非的跨洲超级电网，届时将覆盖50个国家、11亿用户、约4 000 TW " h的电力需求。据专家估算，欧洲超级电网预期将投入数千亿欧元，约有42%的电力需要经高压直流输电(HVDC)远距离传输到欧洲大陆负荷中心，输电距离约5 000 km，线路损失为8%一14%。然而经折算后，超级电网所产生的电力成本(计入远距离输电成本和网损)，相对于当前电力成本而言，依然十分具有竞争力，仅略高于目前电价的1一2欧分/(kW " h) (1欧分、0. 084元人民币)，而且随着未来电力设施成本的下降，这一数值很有可能继续下降。相对于总电费而言，输电成本仅占其中的7%，且5%来自输电线和电缆成本。欧洲电网一旦建成，预期每年所带来的社会效益约为30亿欧元，而每年所耗输电成本却只有巧亿欧元。由此可见，即使计入输电成本和网损，将风光发电远距离传输5 000 km以上到欧洲中心，依然是可行的。

超级电网是欧洲第一个专门用于传输可再生能源电力的网络，利用空间扩张平滑和减小可再生能源发电随时间变化而产生的波动，提高了可再生能源的信用度和经济性，不仅可以平衡整个欧洲大陆的电力需求，而且能够及时把所产生的能源以电力形式传输到邻近国家，进一步提高能源的利用率。而日本在福岛核事故后亦提出建设“亚洲超级电网”计划，提议采用超高压直流输电技术将蒙古境内的风能、太阳能等可再生能源电力输送至中国、日本、韩国等电力需求大国。

超级电网关键技术

欧洲超级电网需要容纳大量可再生能源，输电网的容量和规模均需进一步扩大，如何经济高效地吸纳可再生能源电力并将其传输至负荷中心，是超级电网所面临的关键问题，因此，针对超级电网输电技术的探讨格外重要。与此同时，储能和智能控制中心也对超级电网的安全可靠运行起着举足轻重的作用。

HVDC技术

目前，欧洲电网主网架建设以400 kV交流为主，而500 kV } 800 kV及以上电压等级的交流输电技术可以更有效地提高输送能力并扩大输电距离。但由于高压交流远距离输电需要建立大量的输电线路走廊，会带来土地资源紧张及沿途电磁污染等问题，这在欧洲是一个极大的挑战。此外，超级电网为实现远距离可再生能源接入，要跨越沙漠、海洋等极端输电环境，传输技术需要满足可靠性高、免维护等要求，而架空线路闪络概率大，难以满足要求。因而HVDC在欧洲超级电网建设中更具前景。

HVDC技术线路造价低、损耗少、输电效率高，节省输电走廊，调节快速可靠，且不存在系统稳定问题，可实现非同步联网，因此，比较适用于大容量远距离输电、非同步系统互联及海底电缆送电。但由于HVDC换流站设备繁多，造价比常规交流变电所高很多，运行维护也较为复杂，在一定程度上限制了HVDC的应用。

值得一提的是，对于中国、美国、印度、巴西等地域辽阔的国家，特高压交直流输电技术仍是解决远距离大容量电能输送问题的有效手段。采用架空线路传输不仅可以通过提高电压等级提升系统容量，还可以有效降低线路投资，节省造价。中国地域辽阔，长距离架空线输电在国内电力发展过程中具有不可替代的作用。

柔性直流输电技术

柔性直流输电(VSC}IVDC)技术是在电压源换流器(VSC)技术和门极可关断晶闸管(GTO)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等全控型功率器件基础上发展起来的新一代直流输电技术[l#“5」。VSC}IVDC技术适用于可再生能源发电并网、海洋孤岛联网、大型城市中心负荷供电和电力市场交易等应用领域，特别是在风力发电并网和大型城市中心负荷供电等方面综合技术优势更加明显。与此同时，VSC-HVDC技术在增加系统动态无功支撑，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷和三相不平衡等产生的问题，保障敏感设备供电等方面也都具有较强的技术优势。因此，VSC}-IVDC技术是超级电网建设蓝图中至关重要的技术之一[1] 。

目前，世界上大部分VSC-IVDC项目采用的是两电平或三电平拓扑结构，但此种结构存在电压等级低、损耗大(约2.5%)等缺点，在一定程度上限制了其发展应用。一种新型的模块化多电平换流器(MMC) }'}}因在减少开关损耗、容量升级、电磁兼容、故障管理等方面的明显优势得到了越来越多的关注。然而这项技术尚处于起步阶段，目前世界上只有少量几个项目投入运行的实际工程，许多理论基础和工程应用等相关问题还需进一步探讨研究。

原标题：将电卖到外国去!中国电网掀起的这场革命，将美国远远甩在身后

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