中国科学院院士陈维江报告《柔性低频交流输电》

柔性低频交流输电基本的内涵就是借助于电力电子技术灵活变换频率，在0-50Hz内选择合适的频率，提高输送容量，提高系统的柔性控制能力，应该说是一种高效、新型的交流输电技术。

——中国科学院院士，国家电网公司副总工程师 陈维江

10月26-27日，以“应对碳排双控挑战，构建新型能源体系”为主题的2023国家能源互联网大会在上海举办。中国科学院院士，国家电网公司副总工程师陈维江发表题为《柔性低频交流输电》的主旨报告。

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各位领导、各位专家：

大家上午好！

非常荣幸能有机会给大家汇报下近年来我在推动柔性低频输电方面所做的一些工作。

柔性低频交流输电基本的内涵就是借助于电力电子技术灵活变换频率，在0-50Hz内选择合适的频率，提高输送容量，提高系统的柔性控制能力，应该说是一种高效、新型的交流输电技术，它仍然是交流输电技术。

它的基本原理也非常简单，频率降低以后带来的优势是非常明显的。

第一，频率低了电抗低了，输送功率就大了，这本身就是很简单的。另外，电压跌落也低了，这是第一个优点。

第二，可以增大输电距离特别对电缆线路，长距离的电缆线路特别在海上风电送出。同样的功率情况下输电距离会延长很大，这是第二个优点。

第三，因为有电力电子换流器，具备柔性直流输电的调控能力，跟柔直是一样的，我都是完全可控的，包括你的潮流可控都是可控的，所以它的柔性控制能力就增强了。

第四，因为它是交流系统，交流系统过零点我完全用机械断路器，机器断路器又便宜又可靠，所以组网是简单的，升压也简单还是用变压器，保留了交流组网的优势，这是基本原理。

下面再给大家汇报一下关键的装备，因为技术必须靠装备，交流系统的设备都是一样的要有变压器、断路器、电缆、等等，除此之外更重要的设备是换流阀跟50Hz的工频输电相比增加了换流阀。

频率降低会对设备研发和生产造成哪些影响呢？大家可以看一下首先对核心设备变压器是有影响的，频率降低以后从基本原理来讲铁芯用量要大了，体积也大重量也会大一些，损耗相对来讲从铁损来讲是要降低的，因为频率低了，但是因为用电多了以后，铜损要增加一些，总体来讲损耗可能略要增加，但是主要是体积和重量会随着频率的降低而增大。

总的来讲就是这些关键设备，应该说没有什么不可逾越的障碍，都可以研制出来，能够可靠应用的，这样一个输电技术到底用在哪些地方合适，我给它定义是种补充，柔性低频输电是直流输电和交流50Hz工频输电的有益补充，它适合于一些特殊场景比较好。

在哪些范围内我们能把柔性低频交流用上呢？通过分析发现这种场景是很好的，它可以比50Hz输送距离长，我们计算下来大概200公里以内柔性低频还便宜还可靠，因为在海上我不需要建换流站就建一个升压站就行了，这跟50Hz是一样的只不过我换成低频，这种情况下是有经济性的，技术上也是可靠的。

我们进行了一些分析，比如说在西藏，在新疆的南部，在青海这样的地区，那些地方地广人稀交流网也非常的弱，输电线路很长，大家看非常典型的例子从拉萨到阿里1600公里，现在是用220千伏的电压等级送电，几乎是没有什么效率的。送到末端就不行了，要么就电压高，要么就输送能力上不去，所以这样的场景如果我们用柔性低频那完全可以解决了。

我们大概算了一下，用4亿的投资，如果要是再建新的线路增加输送能力的话要12亿。第二个算力如果把500千伏川藏836公里的线路，我们如果改造成为柔性低频的以20Hz来说，可以由35万提高到68万的输送容量，而且投资也不大，否则就要建第二回500千伏线路。所以这还是非常有应用前景的。

另外现在我们国家在搞“沙戈荒”，大规模的新型能源汇集后，通过更高电压等级直流输电送出来，这个汇集系统实际上也可以尝试用柔性低频交流输电来做等等，我们也畅想了一些这样的场景。

国家电网公司已经立了6个重点项目，支持我们应该有七八年的时间一直在做。从2021年我们又申请了国家重点研发计划--柔性低频输电，目前正在进展中。主要是要攻破组网技术，组网技术还是非常关键的，柔性低频输电到底适合什么样的场景，用什么样的组网策略，包括系统稳定性等等要进行研究，系统构建。

第二就是核心装备。全套核心装备必须要研制出来。最后还要通过示范工程来检验。

最后一点体会。

第一点，柔性低频交流输电，我个人认为它不能包打天下，它是一种补充，它是交流50Hz和直流输电的有益补充，特别适合于一些典型场景像中远海输电，边远地区弱电网联系等等场景。

第二点，柔性低频输电，因为基于电力电子来变化频率，从电力电子技术的发展情况来看应该说是可行的，没有什么大的问题，所以推广应用技术上可行，经济上也是合理的。

第三点，虽然我们有两个示范工程也做了一些基础研究，但是还有一些深的研究包括材料、结构、拓扑等等，这些方面我们觉得还研究不够深，所以还需要开展系统全面的研究，在示范上目前这两个工程还是有局限的，还要进行更大示范。

国家电网公司科技部也支持，我们在张北地区要做柔性低频示范工程。今天来的很多专家你们来自各行各业，如果有场景需要的时候我们非常希望跟你们合作来助力提高电力系统的效率和经济性。

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