摘要：柔性直流输电（HVDC Flexible，又称电压源变流器直流输电VSCHVDC）是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制（PWM）等技术为基础的新型输电技术。柔性直流输电系统核心设备包括柔直换流阀、直流控保、柔直换流变。其中，换流阀是直流电和交流电相互转化
一、行业相关概述
柔性直流输电（HVDC Flexible，又称电压源变流器直流输电VSCHVDC）是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制（PWM）等技术为基础的新型输电技术。柔性直流输电系统核心设备包括柔直换流阀、直流控保、柔直换流变。其中，换流阀是直流电和交流电相互转化的桥梁，其核心是将IGBT驱动板卡、水熔板等压接在一起组合成的一个完整柔直模块。
根据观研报告网发布的《中国柔性直流输电行业发展现状分析与投资前景研究报告（2024-2031年）》显示，与常规直流输电相比，柔性直流输电有一系列突出优势：1）无需无功补偿，谐波水平低。柔性直流输电采用IGBT，无需交流侧提供换相电流和反向电压，从而避免了大量的无功消耗，并节省用地；2）无需依赖有源电网。柔性直流输电受端系统可以是无源网络，因此可以向孤岛供电，常规直流系统则需要依靠电网完成换相，需要较强的有源交流系统支撑；3）无换相失败的风险。开通和关断时间可控，与电流的方向无关；4）适合构成多端系统。柔性直流输电系统可以通过改变单端电流方向来改变潮流的方向，便捷而又快速；5）传输功率可独立控制。
资料来源：观研天下数据中心整理
海外柔直工程始于1997年，国内则始于2010年，但在电压和容量上国内后来居上，已经向±800kV/5GW级发展，海外工程也已向±600kV/2GW级迈进，特高压+大容量为国内外柔直发展的必然趋势。自2011年我国首个自主设计研发建设的柔直工程-上海南汇风电工程并网投运，代表着柔直技术开始向工程推广迈进。截至2023年10月，我国已累计投运11条柔直输电工程，电压等级最高达到了±800kV，在新能源外送、电网互联互济、孤岛送电等场景实现应用。
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二、行业发展现状
1、市场规模
柔性直流输电技术的可控性、灵活性更强，不需要交流系统支撑换相 ，甚至可不依赖交流电网，以孤岛方式实现100%新能源汇集，并可为交流电网提供动态支撑，其规模化应用将随着经济性的进一步改善大大加快，助力新能源接入电网比例大幅提升。截止2024年上半年中国柔性直流输电行业市场规模约为151.38亿元，具体如下：
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随着“双碳”目标的提出，建设新型能源体系和构建新型电力系统已经成为广泛共识。我国能源资源与需求呈现逆向分布，高比例新能源和多馈入的特性使得柔性直流输电技术变得尤为重要。柔性直流输电技术具有可控性、灵活性强的特点，符合国家政策导向，适用于孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联等多种场景。
“十四五”及“十五五”国内特高压规划主要围绕着清洁能源大基地的外送消纳为主，新能源的波动性+受端电网面临“强直弱交”的问题，柔性直流输电开始成为常规的特高压输电方式，预计2031年中国柔性直流输电行业市场规模将达到877.95亿元。
2、供应情况
2020年以来，中国电网侧投资开启高增速，根据国家能源局数据，2024上半年我国电源工程投资完成额为3441亿元，较去年同期增长2.5%，电网工程投资完成额为2540亿元，较去年同期增长23.7%，国内电网侧投资迅速上量。
资料来源：国家能源局，观天下数据中心整理
特高压工程的建设是我国近 20 年的电网发展的主旋律之一。2004 年，国网公司提出了建设以特高压电网为核心的坚强国家电网的战略构想，2005 年开始正式启动特高压交流试验示范工程的初步设计，从此特高压建设成为了贯穿我国电网发展的主旋律。我国特高压投资规模的快速发展第一阶段是 2014-2017 年，投资额度达1966 亿元，随后发展较为平稳，2018-2020 年共投入 2130 亿元用来发展特高压工程建设。“十四五”期间，国网规划建设特高压工程“24 交 14 直”，涉及线路 3 万余公里，变电换流容量 3.4 亿千伏安，总投资 3800 亿元 。
资料来源：公开资料整理
3、需求情况
在“碳排放、碳达峰”目标下，电源发展动力由传统煤电向清洁能源转变。根据中电联公布《电力行业“十四五”发展规划研究》显示，预期 2025 年，全国非化石能源发电装机 15.70 亿千瓦，占比约 53.20%，较 2020 年提高 7.90 个百分点，非化石能源发电量占比将达到 39.50%，风能作为清洁能源发电的关键，在此影响下，未来有望得到持续发展。风电的高效稳定输送，以及远海风电大规模送出，是提高风电利用率的关键，新建柔性直流输电工程能够有效解决远距离电力输送的问题，也将扩大国内柔性直流输电的需求规模。
自2005年以来的近20年间，西北电网先后建成“西电东送”跨区直流电力通道11条，外送容量超过7000万千瓦，实现了多电压等级跨区直流安全输送、多个新能源基地的安全送出，成为国家“西电东送”电力大送端。
《“十四五”现代能源体系规划》明确提出“建设以大型风光基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系”。“十四五”期间规划建成投产风光大基地总装机约 200GW，其中外送 150GW、本地自用 50GW，外送比例达到 75%。预计“十五五”期间规划建设风光基地总装机约 255GW，其中外送约 165GW、本地自用约 90GW，外送比例约 65%。在我国新能源电力装机容量不断提升的背景下，特高压输电将为电力传输及供应提供重要支撑。
三、行业竞争格局
柔性直流输电行业的市场竞争日趋激烈，参与者主要包括国际知名电力设备制造商、电力电子企业、新能源发电企业以及电力系统集成商等。这些企业凭借各自的技术优势、市场资源以及产业链整合能力，在市场中占据不同的地位。
国际市场上，ABB、西门子、通用电气等跨国公司在柔性直流输电技术领域拥有深厚的积累和丰富的项目经验，占据了一定的市场份额。国内市场中，国家电网、南方电网等大型电力企业以及华为、阳光电源、许继电气等电力电子企业也积极参与柔性直流输电项目的建设，推动了技术的进步和市场的扩大。
柔性直流输电技术的竞争主要体现在控制策略、电力电子器件、系统集成以及运行维护等方面。随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，柔性直流输电技术的性能不断提升，成本逐渐降低，进一步推动了市场的竞争。
在控制策略方面，各企业纷纷投入研发力量，优化控制算法，提高系统的响应速度和稳定性。在电力电子器件方面，新型宽禁带半导体材料的应用使得电力电子器件的性能得到显著提升，进一步推动了柔性直流输电技术的发展。在系统集成方面，各企业注重产业链的整合和协同，提高项目的整体效率和可靠性。在运行维护方面，各企业积极推广智能化、数字化运维技术，提高系统的运行效率和安全性。
未来，柔性直流输电行业的市场竞争将呈现以下趋势：一是技术创新将持续引领市场竞争，新型控制策略、高性能电力电子器件以及智能化运维技术等将成为企业竞争的关键；二是产业链整合将成为企业竞争的重要手段，通过整合上下游资源，提高项目的整体效率和可靠性；三是国际合作将成为企业竞争的重要途径，通过与国际知名企业合作，共同推动柔性直流输电技术的发展和应用。
来源：观研天下一点号
