新型电力系统背景下，特高压是解决我国风光资源禀赋和用电需求逆向分布的最优解之一，国网十四五规划“24交14直”的建设保障了特高压建设平稳推进。特高压输电技术由1000KV及以上交流和±800KV及以上直流输电构成，是目前世界上最先进的输电技术。
相较于传统高压输电，特高压输电技术的输电容量将提升2倍以上，可将电力送达超过2500KM的输送距离，输电损耗可降低约60%，单位容量造价降低约28%，单位线路走廊宽度输送容量增加30%，是远距离输电最优解决方案。
柔性直流输电主要是基于电压源换流器的高压直流输电，是以IGBT等全控器件为核心功率器件的第三代直流输电技术，其输电能力已经达到特高压等级，可解决常规直流、交流特高压技术面临的多项难题。
01 什么是柔性直流输电
柔性直流输电（VSC-HVDC）是一种继交流输电、常规直流输电后的新型直流输电方式。柔直系统通过两端的换流站实现两个交流网络之间的相互传送，具有控制灵活方便、扩展性好等优点，是提升可再生能源接纳能力、增强电网稳定性和灵活性、支撑电网变革的重要手段。
柔性直流输电采用电压源换流器(VSC)，是柔性直流输电区别于常规直流输电的关键部分。电压源换流器在桥臂中用可控电力电子管（IGBT、IGCT）取代传统直流的晶闸管，通过可关断器件和脉宽调制技术，精确控制换流站输出的电压幅值和相位，有效提升电网输送能力和安全稳定水平。
柔性直流输电系统原理示意图
资料来源：银河电气
柔性直流输电相较于常规直流输电有多项优势，包括无需无功补偿、占地面积小，无换相失败，适用于多端系统，无源网络供电等。
柔性直流和常规直流的对比
资料来源：华经产业研究院
02 主要应用领域
海外方面，根据饶宏所著论文《柔性直流输电技术的工程应用和发展展望》中的预测，到2033年国外新增柔直输电工程项目将超过50个，新增容量超60GW，欧洲已提出“超级电网”计划旨在提高欧洲电网对于可再生能源的消纳与利用。
国内方面，风光装机在双碳目标的催化下增长迅速，预计到2030年总装机将达到12TW。目前，柔性直流输电技术已在风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景取得了充分发展和工程应用，其输电能力已经达到特高压等级。
海内外柔直项目情况
资料来源：《昆柳龙工程成套设计及柔性直流应用展望》饶宏
柔性直流输电技术主要在陆上输电、海上送出和直流背靠背电网柔直互联等方面发挥重要作用。
（1）陆上输电：柔性直流输电技术能够实现长距离输电，实现偏远地区的供电。
（2）远海风电：高压交流输电技术受海缆电容效应限制，长距离交流电缆充电功率过大会引起电压升高等问题，不能满足大容量、远距离海上风电输送的需求。
柔性直流输电无充电功率限制，可有效降低风电间歇性对电网稳定性的影响，可为海上风电场提供稳定的并网电压，系统运行方式调控灵活，是解决远海风电并网消纳的理想方案。
（3）电网互联：我国能源与负荷分布不均衡，城市电网常面临本地电源支撑不足、建设难度大成本高等问题，柔性直流技术的灵活性和快速的控制能力适用于城市电网的柔性分区互联，可改变原有分区间交流弱互联的局面，增强分区间的互济，提高区域供电的可靠性及灵活性。
03 核心设备
柔性直流系统构成的核心设备包括柔性直流换流阀、电抗器、换流变压器、高压直流断路器、以及输电控制保护系统等。
柔性直流换流阀：根据观研天下的统计， IGBT为换流阀最核心零部件，在总价值量中占比40%-50%，其次为电容器，占比25%-30%，其他为旁路开关、阀控系统、阀冷却系统、结构件、绝缘件等。与传统直流输电工程所用的半控晶闸管不同，柔性直流工程中的换流阀通常采用全控型的IGBT，通过极控、阀控以及子模块级控制实现各种功能。
电抗器：电抗器主要用于换流阀的直流侧，将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值，从而保持整流电流的连续性，减小电流脉动值，改善输入功率因数，并抑制变流装置产生的谐波。
换流变压器：换流变压器能够将交流系统的电能送到换流阀，也可以从换流阀接收电能送到交流系统的变压器设备。
高压直流断路器：高压直流断路器作为直流换电站的核心电气保护组件，对保障直流系统安全、经济、灵活运行意义重大，可以在发生故障时迅速断开电路，能够有效隔离故障区域和故障点，实现线路的安全并离网。
柔性直流输电控制保护系统：直流控保系统为直流输电工程换流站提供起控与保护作用。
其中，换流阀作为柔性直流输电的核心，是单机价值量和技术水平最高的设备，格局较为集中。国内主要的柔直换流阀供应商主要为：国电南瑞（中电普瑞、南瑞继保）、荣信汇科、许继电气（许继集团、许继电气）、ABB四方、特变电工、中国西电。
2023年按已投运设备容量占比划分的柔直换流阀市场份额
资料来源：国家电网
其中，核心零部件IGBT在换流阀总价值量中占比40%-50%，而90%以上的IGBT器件依赖进口且价格较高，导致建设成本高昂，国产替代降本空间大。
国电南瑞自主研发的4500V/3000A IGBT在张北延庆换流站一次性挂网成功，实现650V-4500V全电压等级IGBT器件自主研发；时代电气在新能源发电领域的风电变流器产品交付进度加快，在央企发电集团年度集采/框采中大部分实现入围，推动国产替代进程。
04 小结
总体来看，“十四五”及“十五五”特高压规划主要围绕着清洁能源大基地的外送消纳为主，新能源的波动性和受端电网面临“强直弱交”的问题，使得柔性直流输电开始成为常规的特高压输电方式。
随着蒙西-京津冀、甘肃-浙江两条线路可研按照柔直方案启动编制，柔直输电技术逐步进入规模化应用的阶段。而核心零部件国产化进程的加快，使得柔直系统的建设成本有望降低，柔性直流输电技术将得到进一步应用。