今年，先后有两个very very 高大上的柔性多端直流工程启动勘测设计工作，先是张北可再生能源柔性直流电网示范工程，再是乌东德多端直流输电工程。两项工程代表了世界顶级的柔性直流输电技术，中国能建所属多个设计企业中标。
那么，现在问题来了！我们已经熟悉了交流输电、直流输电，那么柔性直流又有什么特点呢？柔性直流真的很温柔吗？让我们一起恶补一下吧。
常规直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路或者海底电缆送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它多由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。该技术采用了电流源型换流器以及半控型电力电子器件，需由交流系统提供换相电压进行换相。
柔性直流输电是以电压源型换流器、全控型电力电子器件及脉宽调制技术为基础的新一代直流输电技术，其具有有功和无功功率独立控制、无需电网提供换相电压、具备黑启动能力、易于模块化设计且扩展性高等一系列技术特点。柔性直流输电技术通过改变电压源型换流器输出电压的幅值和相角，实现快速调节与所连接交流系统交换的有功功率及无功功率。
柔性直流输电功率调节原理图
相对常规直流输电，柔性直流输电可向无源网络供电，无需滤波器及无功补偿设备，换流站占地较小，易于构成多端直流输电系统，非常适合向海岛及无源网络供电、大型城市供电、电网互联和电力交易、海上风电场并网、多端直流输电网络等应用领域。
常规直流 | 柔性直流 |
采用大功率晶闸管元件，传输容量较大 | 采用功率较小的IGBT器件，传输容量较小 |
晶闸管开通可控，关断不可控 | IGBT开通、关断均可控 |
需要交流系统电压支撑换相 | 自换相，可向无源网络供电 |
交流系统故障或开关操作可能导致换相失败 | 无换相失败问题 |
换流器需吸收大量无功功率 | 换流器本身可控制吸收或发出无功功率 |
滤波器及电容器占地需求较大 | 无需滤波器及无功补偿设备，占地较小 |
单位容量设备投资相对较低 | 单位容量设备投资相对较高 |
柔性直流输电的“柔”主要体现在输电系统的可控性上。该系统可快速跟踪交直流电网各类参数的变化并根据指定的控制策略迅速作出相应的调整。这种调整迅速、平滑，对系统的影响较小。
柔性直流输电系统潮流反转方便快捷，事故后可快速恢复供电和黑启动，可向无源网络供电。同时它不仅不需要交流电网提供无功补偿，本身还能起到静止同步补偿器的作用，可以动态补偿交流系统的无功功率，稳定交流母线电压，提高所连接系统的电压稳定性。
柔性直流输电系统原理图
由于特殊的地理条件，海岛供电存在着输送距离远、用户分散、电网相对薄弱、稳定性问题突出等问题。采用常规的交流电缆输电，受电容电流的影响存在着送电距离不易满足的问题。而若采用常规直流输电，又存在着弱电网条件下换相失败等稳定性问题，且不易于构建多端直流输电系统。柔性直流输电技术则可以克服这些问题，实现长距离海岛供电，实现多端直流输电系统，同时在必要的时候可以实现黑启动和无源系统供电。
柔性直流输电典型应用领域
常规的两端直流仅能实现点对点的直流功率传送，无法实现对多个电源点（如风电场）的接入或多个负荷点的同时供电。
对于海上风电或海岛供电而言，多端供电是非常现实的需求，如果每个海上风电场及孤立海岛都依靠与大陆的点对点直流来连接，无论工程造价，还是海域面积占用，都是巨大的。多端系统可有效解决这个问题，将临近的海上风电场、临近的孤立海岛连接起来，构成直流网络，再与大陆连接，既节省投资与海域资源占用，同时也可实现运行方式的灵活多样。
舟山五端柔性直流输电
柔性直流换流站阀厅
柔性直流海底电缆
柔性直流还有一个孪生兄弟，那就是柔性交流。
柔性交流输电技术是指综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术，它能够增强交流电网的稳定性并降低电力传输的成本。
美国电力科学研究院（EPRI）N.G.Hingorani博士于1986年首次提出柔性交流输电技术的概念，并定义为“除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术”。即在交流电网的某些位置，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对交流输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的实时控制，以期实现交流输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性和可靠性。
1990年，加拿大McGill大学学者首次提出柔性直流输电概念。1997年，ABB在瑞典中部的Hällsjön和Grangesberg之间建成世界首条柔性直流试验工程，直流电压±10kV，传输容量3MW。
截至目前，国外已建成的柔性直流输电工程共27项，最高直流电压±345kV，最大传输容量2×1000MW。
柔性直流输电技术的发展主要经历了两电平换流器及模块化多电平换流器两个阶段。除此之外，有个别工程采用了三电平换流器，但应用较少。
两电平换流器每个桥臂均由IGBT器件串联而成，一个桥臂所有IGBT同时导通和关断，其优点在于结构简单，控制系统容易实现，缺点在于系统损耗较大，且IGBT均压技术较难实现。
两电平换流器
模块化多电平换流器桥臂由数十个至数百个子模块级联而成，具有模块化程度高、扩展性好、损耗和谐波含量低等显著优点，非常适用于高压大容量应用场合。我国已建成及在建设的柔性直流输电工程，均基于模块化多电平拓扑结构。 
模块化多电平换流器
（1）上海柔性直流——上海南汇风电场柔性直流并网工程是我国最早投运的柔性直流工程，于2011年投运，其直流电压±30kV，传输容量20MW。
（2）南澳三端柔性直流——直流电压±160kV，换流站最大容量200WM，该工程连接了南澳岛风电场与广东省主网，于2013年底投入运行，实现了海上岛屿风电资源的可靠送出。
（3）舟山五端柔性直流工程——直流电压±200kV，5个换流站容量分别为400MW、300MW、100MW、100MW、100MW，该工程2014年投运，是当时世界上电压等级最高、端数最多、单端容量最大的多端柔性直流输电工程，可大大加强舟山各岛屿与本岛电网之间的联系，提高电网运行的灵活性和供电可靠性，提升舟山诸岛电网对可再生能源的接纳能力。
（4）厦门柔性直流输电工程——直流电压±320kV，传输容量1000MW。该工程于2015年底投运，是世界上首个真双极柔性直流输电工程，满足了厦门岛内不断增长的供电需求，保证台风等自然灾害影响下的供电可靠性，并节约有限航道资源。
（5）鲁西异步联网工程——直流电压±350kV，传输容量1000MW。该工程于2016年投运，首次实现了交流异步电网柔性直流互联。
现阶段我国在建设的柔性直流输电工程包括：
（1）渝鄂背靠背柔性直流输电工程——分南、北两个通道分别连接重庆电网和湖北电网，每个通道直流电压均为±420kV，各包括两个1250MW的柔性直流背靠背换流单元，整个工程传输容量5000MW，预计于2018年投运。
渝鄂背靠背柔性直流换流站三维轴视图
（2）张北可再生能源柔性直流电网示范工程——世界上首个多端柔性直流输电网络，同时也是世界首个应用柔性直流输电技术进行陆地可再生能源大规模并网的示范工程。该工程直流电压±500kV，包括送端张北、康保两个1500MW换流站，受端3000MW北京换流站和3000MW丰宁调节换流站，工程预计2020年前全部建成。
张北可再生能源柔性直流电网示意图
受端北京柔性直流换流站全站鸟瞰图
（3）乌东德多端（混合）直流输电工程——该工程将云南水电分送广东、广西以确保水电资源的可靠消纳，直流电压±800kV，送端云南换流站采用常规直流输电技术，输送容量8000MW。受端广东换流站、广西换流站拟采用柔性直流输电技术，输送容量分别为广东站5000MW、广西站3000MW，预计2020年全部建成投产。若两个受端换流站采用柔性直流输电技术，则该工程将成为世界首个特高压混合多端直流工程。
乌东德混合多端直流地理示意图
受端广西柔性直流换流站全站鸟瞰图
