主题《绿色电力未来使命进展》

首先非常荣幸给老科学家们做一个报告，今天汇报题目是“绿色电力未来使命进展”，是结合我们这两年承担的“创新使命”国际合作任务给大家做一个报告。报告分为三个方面。

首先，“创新使命”倡议是什么？“创新使命”倡议是2015年巴黎气候变化大会上发起的倡议。IPCC的报告讲到，全球人类活动所排放的二氧化碳总量约是430亿吨，是除去自然界二氧化碳排放以外，全人类活动导致的二氧化碳，其中燃烧煤炭、燃烧石油天然气等能源碳排放占到85%，排放主要来源国是美国、中国、印度等发达经济体。

2015年COP21巴黎气候大会上提出了2度全球温控目标，即相比工业化前期二氧化碳排放水平，二氧化碳排放量要以不超过2摄氏度全球温控目标为约束。这个目标需要世界各国共同努力，只靠一个国家无法实现。因此在COP21上，一些国家联合起来发起了“创新使命”倡议，包括中国、美国、印度、欧盟等20多个国家，这些国家占到全球GDP的70%，温室气体排放的67%，政府性研发资金的80%。

“创新使命”倡议的出发点是，为了实现2摄氏度温控目标，必须加快清洁能源技术创新，然而世界各国政府性研发投资远远不够，必须加大政府性投资和私营部门投资的合作，加强世界各国联合研发，从不同角度发力联合起来解决这个全球性挑战。为了加快清洁能源创新，具体做法有四个方面，包括政府性投资2015年-2020年翻一倍、企业参与和投资要增加、加强国际合作、以及建立广泛的清洁能源创新社区。

“创新使命”倡议到2017年正式签约了23个成员国和欧盟，同时世界经济论坛、全球市长联盟、突破能源联盟等6个国际组织作为战略合作单位。从组织机制上，成员国部长级会议是顶层决策机构，负责整个创新使命倡议总体决策和组织，下设了指导委员会、国际秘书处、使命工作组、创新工作组和会议策划组等机构推进实施。

图1 “创新使命”成员国和组织结构

    “创新使命”分为两个阶段，从2015年到2020年是第一阶段，核心目标是政府性研发资金倍增，即到2020年相比2015年的政府性研发投资翻一倍；国际合作平台建设是一个目标，推动清洁能源的会议、宣传、传播等。第二届“创新使命”部长级会议于2017年6月在北京召开，习近平总书记寄来了贺信，时任副总理张高丽参加了大会；此后，我国高级别代表参加了历届部长级会议，并且派代表加入了MI指委会、秘书处、工作组等各个层级组织。

从2021年到2030年是第二阶段，“创新使命”组织方式发生了一些变化，把宏大目标拆解成若干个相对具体、便于执行的使命目标，并发起了两个机制：一个是使命机制MI Mission，由少数国家牵头和参与，提出有限目标，安排部署具体可执行、可考核的任务，推动使命任务的进展；第二个就是平台机制MI Platform。在第二阶段，中国率先提出了“绿色电力未来”（简称GPFM）使命任务，随后英国、意大利提出与中国联合牵头，因此形成了中国、英国、意大利三个国家牵头，十几个成员参与的局面。至今，“创新使命”已经陆续启动了七个使命任务。

图2 “创新使命”第二阶段启动的七个使命任务

第二方面，有哪些绿色电力重大创新挑战？

    发展大规模可再生能源技术，消减能源领域的碳排放，是应对全球气候变化的重大课题。2017年，国际能源署发布了《能源技术展望2017》报告，为了实现2℃温控目标，研究了各类技术的可行性和贡献潜力，其中可再生能源发电技术贡献35%，能效提升技术贡献40%，核能技术贡献6%，碳捕获技术（CCS）贡献14%，燃料转换技术贡献5%。并提出了能源转型的基本路径是：可再生能源发电是全球能源转型的基石，为了实现2℃温控目标，首先发展可再生能源发电，实现电力行业完全脱碳；其次通过电气化实现建筑和运输业脱碳；最后还有一部分不得不排放的二氧化碳，可采用碳捕集等人工固碳技术。这个观点基本上为世界大部分国家接受。

    在电力方面，大规模高比例发展可再生能源发电存在重大挑战吗？国际可再生能源署（IRENA）研究得出，为了实现2℃温控目标，全球电力结构要从2017年可再生能源发电装机容量比例25%，提高到2050年的86%，即装机容量从2017年75亿千瓦增长到2050年200亿千瓦。如何实现可再生能源发电装机总量和比例的“跨越”式发展，是一个重大的、长期的系统性问题。

    “绿色电力未来”使命组织各成员国专家，经过历时一年的调研、研讨和论证工作，于2022年COP26大会上正式发布了《GPFM全球创新优先事项联合路线图》，明确提出了三大方向、十七个创新优先主题、100个创新优先事项。

    一、经济的、可靠的可再生能源发电技术。一要成本可竞争，在不同气候区域内风电、光伏等可再生能源发电均有成本竞争力，即使在非洲、最不发达的太平洋岛国等国家和地区。二是要具有耐候性和耐受极端天气，如极寒、湿热、第三极等不同气候下发电装备具有抗衰变特性，在冻雨、沙暴、台风等极端天气情况下风电机组、光伏组件等发电装备具有良好的可靠性。三是可再生能源发电系统经济性、安全性、可靠性，在岛屿、偏远地区等离网系统、电能转换X（P2X）系统等场景下也具有良好的经济性、安全性、可靠性。

二、电力系统灵活性和市场设计。可再生能源资源具有波动性、间歇性、季节性，发电功率不可控、不可预测。当前电力系统是一个维持发电电源和用电负荷实时平衡的庞大人造系统，现在仍然是“源随荷动”；但是在可再生能源发电比例进一步增长以后，“源随荷动”维持不下去了，必须让一部分常规发电机、用户侧负荷、储能装置等也能“动”起来，实现“源网荷储”互动，才有可能维持电力系统在时间、空间上的实时平衡。电力系统的灵活性和市场设计又分三个时间尺度：短期灵活性和充裕性，克服1秒到15分钟功率突变导致的系统稳定性问题；中期灵活性，解决分钟级到小时级可再生能源波动和功率预测误差问题；长期灵活性，应对在广阔区域范围内持续数天乃至季节性的可再生能源变化问题。

三、电力系统集成、数据和数字化。与传统火电厂、水电厂不同，光伏组件、风电机组等大量核心装备暴露在远离城市、条件恶劣的野外，目前更进一步向着沙漠、戈壁、海上等少人无人居住的地区发展，数字化、智慧化技术对于这些地区的可再生能源系统建设、运营、维护是非常重要的使能性技术。一要突破标准化和互操作性问题，持不同的产品供应商采用统一的国际标准；二要高度重视数字化能源系统的安全性，支持电力系统和智能能源终端之间安全的交换数据，从而支持需求侧灵活响应；三是研发管理和控制能源设施的数字集成平台。近几年，数字孪生、人工智能等信息技术正在引入电力系统设计、功率预测、运行管控等方面，这些问题更加需要引起重视。

图3 “绿色电力未来使命”GPFM的三个重大创新挑战。

（资料来源：《GPFM全球创新优先事项联合路线图》）

第三方面，“绿色电力未来”使命取得了哪些重要进展？

    从2021年启动“绿色电力未来”使命以来，除了中国、英国、意大利三个牵头国，还有10个国家和欧盟、10个大型企业成为正式成员单位。GPFM的使命目标是：旨在示范，到2030年不同地理和气候条件的电力系统能够有效集成高达100%的波动性可再生能源（如太阳能和风能），并保障系统的成本效益、安全性和韧性。在过去几年，GPFM形成了一系列核心成果，包括2021年在英国格拉斯哥COP26上发布的《联合路线图》、2022年在美国旧金山发布的《行动计划》、2023年在印度果阿发布的《GPFM国家先导试点报告》等一批纲领性文件，并且正在执行两个旗舰项目（FP）：FP1“五大洲五大示范”，各国建立不少于20个先导试点示范工程；FP2“多边研究计划”，攻克不少于20个标志性创新优先事项。

图4 2022年以来GPFM正式发布的部分全球性报告

（资料来源：“创新使命”官方网站和微信公众号）

值得一提的是，中国在GPFM中发挥了重要作用，切实推进了国际合作。

    一、牵头可再生能源技术方向。牵头五大洲五大示范亚洲示范项目，作为GPFM三大牵头国之一组织和牵头所有任务的策划和实施，提升中国可再生能源科技创新方面的国际治理能力和影响力。

    二、牵头FP1“五大洲五大示范”的亚洲示范。亚洲示范项目依托中国、印度、日本、韩国、沙特五个国家实施，包括不少于六个项目，这五个参与国约占亚洲面积的29%，人口的71%，电力消费的86%，在亚洲国家中具有典型代表性。

    三、率先实现了可再生能源重大技术突破。2023年电工研究所研制出世界第一台基于碳化硅器件的±10千伏、500千瓦中压直流变换器，隆基绿能公司创下了背接触晶硅异质结电池效率27.09%的世界纪录，金风科技公司在福建海上实现了全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组并网运行。

四、牵头开发了GPFM互联网平台。电工研究所牵头开发了GPFM互联网平台，GPFM联盟全体成员不同程度地参与了该平台策划、测试、改进，该平台为FP1“五大洲五大示范”、FP2“多边研究计划”、GPFM国际会议、咨询报告等信息发布提供了公共平台，填补了GPFM互联网信息平台的空白，这是又一个以中方为主的国际合作贡献。

    五、牵头发布了一系列GPFM技术咨询报告。2023年在阿联酋迪拜COP28大会上正式发布了四个报告，今年正在策划编写五个报告，计划在10月份巴西第九届创新使命部长级会议上发布。

    六、组织和深入参与了GPFM全部重大活动，包括在历届COP大会和历届“创新使命”部长级会议上举办了GPFM边会，创办了盐城绿色电力创新大会、GPFM系列线上研讨会。

“创新使命”作为中国参与全球清洁能源领域国际合作的大平台，我们将深入服务贯彻落实习近平主席提出的“全球发展倡议”，为国际科技合作倡议提供有效支撑，与意大利、英国等“创新使命”国家深入开展国际合作，建设扩展多边合作机制和平台，积极参与全球清洁能源技术创新治理，将我国发展经验适时拓展至发展中国家，为全球提供更多最佳实践和公共产品。

今天汇报结束，请各位领导、专家批评指正。

主题“双碳目标下的新能源主导新型电力系统发展趋势分析”

一、背景介绍

2020年9月，中国政府提出了“双碳”目标，并在2020年12月进一步提高了国家自主贡献（NDC）目标，同时制定了具体的实施方案，明确了2021年的八大任务，最终目标是建设以新能源为主的新型电力系统。目前，我国超过65%的能源消费来自煤炭，因此，关键问题是如何提高新能源在总能源消费中的比例，使其成为主体能源。如何稳妥推进碳达峰与碳中和，协调各能源发展路径，成为未来导向目标的重要内容。基于这一背景，本报告将全面分析“双碳”目标下的新能源主导新型电力系统的发展趋势。

二、气候变化与碳减排

谈到新型电力系统，不可忽视气候变化的背景。2021年7月27日，联合国秘书长古特雷斯指出：“全国气温如同一锅水烧到60度、70度，虽未沸腾，但即将进入沸腾时代。”根据近30年的温度统计数据，2021年7月是过去30年中最热的一个月，而1月和2月也是同样的情况，每个月的气温都在创历史新高。

当前，学术界关注的气候问题主要有两个：高温问题和各种次生灾害频发。例如，意大利夏季出现冰雹，加拿大火灾，印度洪水，韩国和日本的强降水引发的洪水和山体滑坡。2023年，四川经历高温限电事故，气象局预报员预测未来十年内的高温限电情况将更加频繁。

新型电力系统的发展离不开气候变化这一重要背景。2023年初发布的第六次气候危机评估报告提出了四个关键绩效指标（KPI），用于评估气候危机状态。这些指标共同体现了全球温度上升态势及其对人类生存环境的影响：2011至2020年，全球地表温度已升温1.1摄氏度；近50年的温度变化速度超过了过去2000年的总体变化；约35亿人生活在极易受到气候变化影响的环境中；若不加强政策，预计到2100年全球升温2.2至3.5度。

全球燃料二氧化碳排放曲线呈逐年递增态势，2023年全球碳排放量达到了375亿吨，创历史新高。其中，我国碳排放量达119亿吨，美国49亿吨，印度30亿吨，欧盟27国加起来26亿吨。中国、印度以煤为主的能源消费结构导致了煤炭排放量占全球最大份额，达154亿吨。石油和天然气分别为120亿吨和78亿吨，水泥生产占16亿吨。如今，全球碳排放的主要压力在中国，实现《巴黎协定》的任务目标是必须的。

目前，全球已有148个国家，162个地区，274个城市及1139家企业提出碳中和目标，这些城市和企业覆盖了全球88%的排放、92%的GDP及89%的人口。这些数据表明碳中和承诺在全球范围内至少达成了共识，是一个好的趋势。然而，中国的减排任务依然面临三大挑战：总量太大，以煤为主的能源消费结构，及经济发展与减碳之间的固有矛盾。此外，欧盟、美国与中国的碳达峰碳中和时间周期不同，这使得我国面临的建设压力更加明显。

从下图和下表对我国能源转型蓝图进行分析。以“十五五”为规划基准代表现状，2060年代表未来愿景。从图表可以看出，我国的现状以化石能源为主体能源，煤炭消费占了52%，油18%，天然气10%，三部分加起来达到了80%；而到了2060年，煤炭、石油、天然气加起来14%，水占到15%，风24%，太阳能23%。未来的能源结构产生了巨大变化，从现在以化石能源为主导的能源结构转变为了以清洁低碳的新能源为主导的能源结构。因此，一方面化石能源要降低比例，另一方面要大力发展清洁能源。

图1  我国能源转型蓝图

三、国内外能源发展现状及转型愿景

从气候变化角度来看，人类活动温室气体排放是导致气候变暖的核心原因，而燃料燃烧排放CO2又是主要的温室效应致因。因此，碳减排的任务主要落到了电力系统上，需要对电力系统进行转型。依靠可再生能源、能效提升和电气化提升三大手段，将气候变化问题落实到新型电力系统的转型上。

基金委在上一次学科编码调整时，将原来的E0704改为电力系统与综合能源，未来新型电力系统有三个创新路径：绿色转型、互动转型和融合转型。根据国际可再生能源机构（IRENA）的报告，实现减排目标的六大技术路径包括可再生能源发电、能效提升、再电计划、电力贡献70%、氢能10%的贡献，剩下的20%交给碳捕集与封存（CCS）。这些技术路径大多直接或间接与可再生能源有关，综合下来，我们必须走这条路，这是唯一可行的选择。

图2  实现2050年全球碳减排目标的6大技术途径

四、能源转型发展焦点领域：新能源

在新能源领域，电力系统的发展态势表明全球电力系统格局没有统一路径，但未来高比例再生能源发电量超过20%的国家和地区将逐渐增多。未来储能发展与再生能源紧密相关，发电量与电力的匹配问题将成为常态，电力电量平衡的主要矛盾在于电力平衡。

尽管我国发电量数据上处于世界前列，但从发展水平来看，仅略高于世界平均水平。我国风电占比为10%，光电为8.35%，而平均水平为11%左右。2023年，全球能源紧张的背景下，新能源发展一枝独秀，光伏取得了重大进展。全球可再生能源装机容量为3481GW，水电和非水电可再生能源各占一半。国内方面，清洁能源占比首次超过火电，但实际发电量63%仍为火电。如何处理好火电与新能源的关系将是长期的课题。

图3  2023年我国装机容量及其占比

图4 2023年我国发电量及其占比

新型电力系统的发展目标并非由行业决定，而是由国家目标确定的。国家提出所谓跃升式发展的概念，需要新质生产力或技术创新跨越式发展才能实现。电网技术是全球最好的，未来零碳技术基础在于可再生能源发电技术本身和储能技术。2035年，新能源装机占比将超过50%，2050年前后成为电量主体。未来电网电源结构需要同步电源和传统旋转电机式电源相结合，以解决平衡问题。

五、我国的新型电力系统蓝图及挑战

随着全球能源紧张和高通胀问题的加剧，新能源发展在这一背景下依然表现出强劲势头。光伏领域取得了显著进展，全球光伏装机容量已达1TW。尽管风电发展因供应链中断和材料成本增加而放缓，中国在海上风电方面仍然取得了突出成绩。目前，全球可再生能源装机容量为3481GW，其中水电和非水电可再生能源各占一半。国内方面，火电装机容量首次低于50%，但实际发电量63%仍由火电提供，这表明我国清洁能源的发展虽然有所进展，但火电在能源结构中依然占据重要地位。

我国新型电力系统的发展目标不仅是行业内部的要求，更是国家战略目标的体现。当前，我国的新能源消费占比为15.9%，预计明年将达到20%，2030年达到25%，2060年实现80%的碳中和目标。在实现这一目标的过程中，2030年前每年需要增加1个百分点的新能源装机容量，相当于每年新增1亿到2亿千瓦的装机容量。而在2030年到2060年之间，每年需要增加2个百分点的装机容量，这意味着每年新增3亿到4亿千瓦的装机容量。要实现这一目标，常规的技术推进方式难以奏效，需要通过技术创新和跨越式发展来实现。

在电网技术方面，我国在全球处于领先地位，但未来零碳技术的发展仍需重点关注可再生能源发电技术和储能技术。2035年，新能源装机容量占比将超过50%，2050年前后成为电量主体。然而，高比例的风电和光伏发电在供电能力和稳定性方面存在不足，需要通过其他电源如火电的搭配来解决平衡问题。这一过渡期带来的挑战将非常巨大，目前只能通过不断探索和创新来解决。

未来我国电网的电源结构将包括同步电源和传统旋转电机式电源，这类电源在未来依然占据相当比重。即使新能源装机容量增加到两倍甚至三倍，我们仍然面临电力平衡的问题。

在实现高比例新能源目标的过程中，电力系统的灵活性资源显得尤为重要。灵活性资源的核心是解决电力系统的供需平衡问题，尤其是在风电和光伏等可再生能源具有高度波动性的情况下。这些资源包括发电端灵活性、智能电网技术、需求侧响应和储能技术。

电力系统灵活性涵盖了电力系统规划、运行和评估的全过程。长期以来，电力系统的安全、可靠、经济等指标已经被量化并标准化，而灵活性却一直是一个定性的概念。现阶段，需要将灵活性指标进行量化，以便更有效地进行规划和运行。

表1 不同电力系统比较

传统火电具有较高的调节能力，但其灵活性相对较低。相比之下，风电和光伏发电由于受气候条件影响，出力波动大，需要引入先进的预测技术和灵活调度策略，以提高其出力的可预测性和调节能力。此外，由于风电和光伏发电通常是分散式或低密度的发电方式，其总量充足并不意味着每个断面都能满足需求。这种波动性要求电网必须具备极高的调节能力，以应对类似甘肃地区一周内风光出力最大和最小值相差94%的情况。

储能技术是提高电力系统灵活性的另一重要手段。储能系统可以在电力供应过剩时将多余的电能存储起来，在电力需求高峰时释放出来，平衡电力供需。目前，储能技术包括电池储能、抽水蓄能和压缩空气储能等。虽然储能技术成本较高，且存在一定的安全性问题，但在高比例可再生能源系统中，储能是必不可少的资源。

总的来说，我国在实现高比例新能源的过程中，将面临一系列技术和结构的挑战。通过技术创新、政策支持和多方协作，逐步实现碳达峰和碳中和的目标。新型电力系统的发展不仅关乎能源安全和经济发展，更是应对全球气候变化、实现可持续发展的重要途径。

六、结论

现阶段，能源系统的发展驱动力主要来源于气候变化的压力，即外驱力。高比例新能源是未来能源系统的主要平台和载体，已达成全球共识。实现高比例新能源主体地位需要多元主体发展，从电量主体到电力主体再到责任主体的发展过程是漫长的。

通过以上分析，可以看出，在双碳目标下，新能源主导的新型电力系统将经历一系列技术和结构的调整与创新，以实现可持续发展和气候目标。

主题“ 新型全直流集电和并网关键技术”

各位老科学家好，非常高兴有这个机会跟大家汇报我们这些年的工作。刚才一波主任、鲁老师讲的非常精彩，我学了很多，他们主要是从能源体系、电力系统宏观讲我们国家的能源发展、新能源发展，我跟他们比更具体一些，重点讲我们课题组这些年在光伏发电环节上做的工作。

1、研究背景：

我国可再生能源发展迅速。国家十四五规划提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”，我国风电光伏从2022年装机7.6亿千瓦提高到2030年12亿千瓦以上。国家“十四五”规划建设九大陆上亿千瓦级清洁能源基地、长三角等四大千瓦千瓦级海上风电基地等。大型化、集中化是目前可再生能源发展的重要趋势。

目前光伏、风电系统主要采用交流汇集送出。交流并网谐波谐振、低频振荡等宽频振荡问题突出，系统稳定性问题难以解决。海上风电系统海底电缆无功功率大，远距离汇集输电效率低，并且随着距离增长，交流系统输电成本比重大幅提高。这些成为制约可再生能源发展的重要因素。目前直流技术在可再生能源领域迅速发展起来，在解决稳定性问题和远距离输送方面具有显著优势。

2、可再生能源发电系统现状

下面以海上风电为例介绍目前可再生能源汇集送出的技术方案。

（1）风电机组工频交流汇集和送出方案

图1 风电机组交流汇集和送出系统图

目前海上风电采用工频变压器升压，通过交流汇集后，通过升压变压器送出。由于海底电缆传输交流存在较大无功功率，需要无功补偿。当传输距离超过70公里，采用交流传输无功补偿困难。

（2）风电机组工频交流汇集柔直送出方案

图2 风电机组工频交流汇集柔直送出方案

风电机组输出的交流通过工频变压器升压后交流汇集，汇集后在升压换流站升压整流后，通过直流到岸上。与交流方案比，柔直方案在解决百公里级电力输送具有明显优势，通过直流送出解决了海上风电无功限制有功功率输送的问题，但汇集部分仍为交流，需要无功补偿。整流换流站体积大、成本高也是限制其发展的重要因素。

（3）风电机组直流汇集和送出方案

图3 风电机组直流汇集和送出方案

风电机组输出通过直流变换器升压为中压直流汇集和送出。当传输距离远、功率大时采用二次直流升压后进行远距离输电。这个方案汇集和传输环节全部采用直流，有效避免了交流无功功率。同时直流变换装备体积小、成本低，是未来发展重要方向。

3、可再生能源全直流发电系统及装备

全直流发电技术，是将DC/DC变换器代替逆变器+工频变压器+MMC整流器结构。全直流系统具有高效、低成本特点：变换环节少、效率高，电缆成本降低1/3以上。系统更加安全可靠。无谐波谐振、无功功率等交流汇集问题，传输距离更远。全直流发电技术具有效率高、稳定性好、汇集范围广等特点。系统设备数量减少50%，汇集电缆数量减少三分之一，效率提高2%以上，发电量提高2%以上。系统直流没有谐波、谐振、无功功率等问题，弱网适应性强。直流系统汇集范围广，直流传输容量为交流1至2倍，同等电压直流传输距离是交流3至5倍。

直流系统分为并联汇集和串联汇集两种方式。光伏直流并联汇集系统中，光伏直流变换器直接升压后并联汇集，单台直流变换器升压比高，但系统控制简单可靠。在串联系统中，各变换器输入独立，输出串联连接。这种连接方式有利于光伏阵列的分散接入，减少功率失配现象，提高发电功率。同时，各变换器输出串联实现二次升压，无需另加升压设备，就可并入更高等级电网。与并联系统不同，各变换器输出功率独立，输出端口共同承担系统电压。光伏阵列功率的随机波动会造成变换器输出电压的宽范围波动。

全直流系统中核心装备是中、高压直流变换器。电工所目前已完成中压直流变换器的研制。其核心技术包括高效、高升压比直流变换拓扑技术，大容量中压高频变压器多物理场耦合设计技术，大功率中压直流变换器稳定控制技术。我们团队提出高升压比可重构直流变换拓扑，宽范围高效软开关调制和高功率密度相变绝缘冷却的直流变换拓扑成套技术，实现高效、高升压比直流变换。提出大功率高频变换器低损耗磁芯绕组设计技术、多介质绝缘配合的高功率密度绝缘技术和电磁热耦合优化设计方法，实现无局部放电绝缘设计可靠运行。提出直流变换器模块均衡控制技术，直流故障穿越技术和多台变换器串并联协调控制技术等一系列稳定控制技术，实现变换器可靠运行。依托国家项目电工所研制完成±30千伏、1兆瓦光伏直流变换器，实现最大升压比143倍。研制完成20千伏、500千瓦串联型光伏直流变换器，实现3台直流变换器串联并网±30千伏直流系统。

图4 ±30kV/1MW光伏直流变换器

2020年在云南建立了±30千伏、5兆瓦光伏直流升压汇集系统。系统包括2台±30千伏、1兆瓦集中式直流变换器，6台20千伏、500千瓦串联型直流变换器，通过5兆瓦MMC换流器并网当地电网，目前系统运行稳定。同时我们还在张家口黄帝城100%可再生能源示范项目中建立1兆瓦光伏直流系统并网可再生能源直流系统，为园区提供绿色能源。

图5 云南大理±30kV/5MW光伏直流汇集接入实证系统

4、未来应用场景

全直流发电技术主要应用领域包括大型陆上风电、光伏基地，海上风电、光伏电站，分布式直流配电网等。大型荒漠光伏、风电电站用全直流系统进行汇集送出，解决稳定性问题，通过统一构网实现电站构网运行。海上风电通过全直流汇集和送出解决远海的输送。在工业直流配电网，直流负荷场景采用直流升压并网的方式，通过直流进行汇集并入直流配电网系统成本大大降低，系统效率显著提高。