1、柔性直流输电概述
根据观研报告网发布的《中国柔性直流输电行业现状深度分析与未来投资研究报告（2024-2031年）》显示，柔性直流输电是一种新型的高压直流输电技术，其主要由换流站和直流输电线路构成，其特点是可以向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。柔性直流输电的原理是基于电压源变换器、自开关器件和脉宽调制（PWM）的新型传输技术。
由于所用换流元件的不同，传统直流和柔性直流对电网的需求不同。传统直流的送受两端都要有稳定、足够强度的交流系统。柔性直流能够主动构网，对电网提供强支撑。在输电能力方面，柔性直流已经达到特高压等级，但是电压等级和容量还无法达到传统直流输电的最高水平。
柔性直流输电与传统直流输电的技术特性对比
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类型 |
换流元件 |
送端电网 |
受端电网 |
换相失败 |
输电电压 |
输送容量 |
损耗 |
成本 |
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柔性直流输电 |
全控器件（如IGBT），容量小，可控关断 |
可以为新能源提供并网所需的电压和频率支撑 |
可以是无源电网 |
没有换相失败，全穿越交流故障，无功支撑强 |
目前最高±800kV |
目前最高5000MW |
高 |
高 |
|
传统直流输电 |
半控器件（晶闸管），容量大，依靠电网电压换相关断 |
必须有同步机电源支撑 |
必须是有源电网 |
交流故障时存在换相失败现象 |
目前最高±1100kV |
目前最高12000MW |
低 |
低 |
资料来源：观研天下整理
2、我国柔直输电电压等级、输送容量均处于世界领先水平
我国柔性直流输电技术起步较晚。根据南网数据显示，目前，全球已经投运的柔性直流输电工程数量达到51个，总变电容量超过60GW，其中风电送出工程17项，海上平台供电工程4项，但ABB、西门子、阿尔斯通三家企业具备该技术的工程建设能力。
在国内市场，近十年来，国网和南网已建成投运或规划的柔性直流输电工程共12项，电压等级、输送容量均处于世界领先水平。其中，昆柳龙特高压多端柔性直流首次将电压提升至特高压±800kV等级，是全球首个送出端采用常规直流、受端采用柔性直流的特高压三端混合直流输电工程。
我国已建成投运或规划建设的柔性直流输电工程
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工程名称 |
投运年份 |
容量/MW |
直流电压/kV |
接线形式 |
器件类型 |
电缆/架空线 |
距离/km |
应用场景 |
|
上海南汇 |
2011 |
20 |
±30 |
对称单极 |
3300V IGBT |
直流电缆 |
8 |
新能源并网 |
|
南澳多端 |
2013 |
20010050 |
±160 |
对称单极 |
3300V IGBT |
架空线+直流电缆 |
20.6+20.2 |
新能源并网 |
|
4500V IEGT |
||||||||
|
舟山五端 |
2014 |
400,300,100×3 |
±200 |
对称单极 |
3300VIGBT |
直流电缆 |
140.4 |
新能源并网 |
|
厦门工程 |
2015 |
1000 |
±320 |
对称双极金属回线 |
3300VIGBT |
直流电缆 |
10.7 |
城市高密度负荷中心供电 |
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鲁西背靠背 |
2016 |
1000 |
±350 |
对称单极 |
3300V IGBT |
/ |
/ |
电网柔性互联 |
|
4500V IEGT |
||||||||
|
渝鄂背靠背 |
2019 |
1250×4 |
±420 |
对称单极 |
3300V IGBT |
/ |
/ |
电网柔性互联
|
|
4500V IEGT |
||||||||
|
张北直流电网工程 |
2020 |
3000 |
±500 |
对称双极金属回线 |
4500V IGBT |
架空线 |
648.2 |
新能源并网、无源网络供电 |
|
5200VBIGT |
||||||||
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昆柳龙直流工程 |
2020 |
5000 |
±800 |
对称双极大地回线 |
4500VIGBT |
架空线 |
1452 |
远距离架空线输电 |
|
4500VIEGT |
||||||||
|
如东海风工程 |
2021 |
1100 |
±400 |
对称单极 |
4500V IGBT |
海底电缆 |
103 |
新能源并网 |
|
4500VIEGT |
||||||||
|
广东背靠背工程 |
2022 |
1500×4 |
±300 |
对称单极 |
4500V IGBT |
/ |
/ |
电网柔性互联 |
|
4500VIEGT |
||||||||
|
白鹤滩工程 |
2022 |
8000 |
±800 |
对称双极大地回线，高端换流器LCC，低端换流器采用VSC |
4500VIGBT |
架空线 |
2088 |
远距离架空线输电 |
|
4500VIEGT |
||||||||
|
青州海风送出工程 |
2024E |
2000 |
±525 |
对称单极 |
4500VIGBT |
海底电缆 |
86 |
新能源并网 |
资料来源：观研天下整理
3、柔性直流输电最大劣势是成本过高，换流阀是主要因素之一
不过，我国柔性直流输电行业仍然面临着成本高的困境。与传统直流相比，柔性直流输电的换流变压器、交流滤波器成本有所降低，增量部分主要来自于换流阀成本增加。根据数据显示，柔性直流设备成本结构中换流阀占比最大，约57%，与普通直流输电相比，柔性直流投资总成本高出约40%。
数据来源：观研天下整理
不过，柔直换流阀的投资成本已由2013年南澳工程的1500元/kW下降至2022年广东背靠背工程的450元/kW，降幅约70%。整体来看，未来随着IGBT、电容器等核心元件国产化加速，换流阀成本有望进一步下降，柔性直流输电投资成本将有所降低。
4、国产企业积极出海抢滩海外柔直市场
在市场竞争方面，目前，我国主要从事柔性直流输电制造的代表企业包括国电南瑞、许继电气、东方电缆、中天科技（通信组覆盖）等，并且在换流阀、IGBT等核心装备及输电电缆方面跻身全球前列。此外，我国国产柔性直流输电企业积极出海抢滩海外市场，不断增强自身核心及国际竞争力。
我国主要从事柔性直流输电制造的代表企业及业务布局情况
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企业名称 |
简介 |
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国电南瑞 |
在国内率先研制出柔直全套核心装备，包括大容量换流阀、高速阀控、多端控制保护、直流断路器、直流变压器和高速测量设备。公司是世界上首次整体通过荷兰 KEMA 机构权威认证的供应商。公司打破国外垄断，已实现 650V-4500V全电压等级IGBT器件自主研发，4500V/3000A IGBT在张北延庆换流站挂网成功。公司深度参与张北、厦门、昆柳龙、白鹤滩-浙江等各项柔直示范工程建设。2022年，公司与国网智研院、美国 McDermott 联合中标“BorWin6海上风电柔性直流输电工程”的EPC总包商，柔直换流阀实现海外市场零的突破 |
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许继电气 |
司具备深远海海风柔直送出系统方案设计和核心设备供货能力，项目经验丰富，中标多个柔直工程。2021 年，公司中标国内首个海风柔直送出工程三峡如东柔直工程，提供柔直换流阀和直流耗能装置等核心装备。此外，公司技术积累深厚，从 1986 年开始承担国家直流输电技术研究和直流设备的研制任务，在研“海上风电IGBT换流阀轻型化设计及工程应用优化技术研究”等项目，未来有望受益于深远海海风开发 |
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东方电缆 |
曾为张北±500kV柔性直流电网工程、舟山±200kV多端柔性直流输电系统、南澳±160kV多端柔直系统提供柔性直流电缆。2022年公司±535kV柔直海缆已经通过型式试验，目前已进入欧洲海底电缆主流市场。2020年公司成为 TenneT荷兰±525kV柔直海缆研发合作厂家之一。2022年中标5.3亿元的荷兰国家电网海风项目，为其提供220kV海缆、66kV海缆及220kV高压电缆产品 |
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中天科技 |
从2013年开始研发高压柔性直流电缆和海缆产品，曾为三峡如东H6、H8、H10项目提供±400kV柔直海缆，参与厦门±320kV真双极柔直输电科技示范工程、舟山±200kV多端柔直输电项目以及广东±160kV三端柔直线路工程。2022年公司制造了全球首根±535kV 柔性直流海缆，并顺利通过型式试验。公司积极开拓欧洲高端市场，2017年公司参与TenneT德国±525kV直流电力电缆系统研发，2020年成为TenneT荷兰±525kV柔直海缆研发合作厂家之一 |
资料来源：观研天下整理
5、我国柔性直流输电行业规模不断扩大，未来发展前景广阔
综上所述，在各大柔直项目相继落地开建及企业积极开发海外市场，我国柔性直流输电行业市场规模将不断扩大，未来发展前景广阔。根据数据显示，2022年，我国柔性直流输电行业市场规模约231.06亿元，预计2029年市场规模将达到682.89亿元左右。
数据来源：观研天下整理（WYD）
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