柔性直流输电，多场景应用发展潜力大 -...

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专题研究|电气设备 2017 年 05 月 03 日

证券研究报告

本报告联系人：张秀俊 021-60750614 [email protected]

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电气设备行业

柔性直流输电，多场景应用发展潜力大 Table_Aut horHorizontal 分析师：陈子坤 S0260513080001 分析师：华鹏伟 S0260517030001

010-59136752

010-59136752

[email protected] [email protected]

Table_Summary

核心观点：

电力传输方式改变，混合电网成为发展趋势

电力系统发展初期，由于交流电可以通过电磁感应方便地进行升压和降压，交流输电迅速发展，并且建成如

今的以交流输电为基础的电力系统。但由于交流电网需要同步且需要大量的无功补偿设备，其在长距离大容量电

力传输中的局限性在实践中愈发突出。随着电力电子技术的发展，直流输电技术逐渐发展成熟并应用于大规模长

距离电力传输。但传统直流输电容易发生换相失败，且换流器运行时要产生大量低频谐波并吸收大量无功功率，

需要建设大量的滤波装置和无功补偿装置。随着具有可关断能力的新型半导体器件应用于直流输电领域中，柔性

直流输电技术应运而生。可以预见未来的电网将是交直流的混合电网。

应用场景丰富，柔直发展空间巨大

柔性直流输电技术采用了具备可关断能力的换流阀，因此可以较为方便的调节两端交流系统的有功和无功功

率。它可应用于分布式能源并网，提高电能质量和系统稳定性；应用于大型城市柔性直流供电，提高城市供电可

靠性；应用于交流电网背靠背工程，动态调节系统有功和无功功率；应用于孤岛系统供电，同时方便多余电能反

馈系统；应用于海上风电并网，提高系统建设经济性。

柔直输电技术逐渐成熟，试点项目运行良好

柔直输电技术于 1990 年提出，到 1997 年成功工程试用，世界范围内至今已有多条柔性直流输电工程投入商

业运行，主要应用于风力发电、电力交易、电网互联、海岛供电等领域。我国相关研究和工程应用启动较晚，但

受重视程度高，发展速度快，从上海南汇柔性直流输电示范工程到张北综合示范工程，我国柔性直流输电的装备

和技术的自主化程度不断提高。当前，换流阀、换流变压器、直流断路器等柔性直流核心设备已实现 100％国产化，

其控制保护技术也已经拥有了完全的自主知识产权。

投资建议

丰富的应用场景和技术的优势必将推动更多的柔性直流输电项目工程建设，对应设备的投资也将进一步加大。

在柔直项目中，超过 60%来自设备投资，整流站中的主设备占比超过 30%，继而带动制造企业受益。由于柔性直

流输电关键设备技术门槛高，龙头企业因技术实力雄厚，产品种类齐全，市场占有率较高，将会首先受益。重点

推荐国电南瑞，许继电气。

风险提示

柔直输电项目建设低于预期；

Table_Report

相关研究：

广发电新周刊第 15 期:上海车展、储能和“一带一路” 2017-04-23

广发电新周刊第 14 期:新能源车放量持续，关注混改和农配网投资 2017-04-16

广发电新周刊第 13 期:从特斯拉到国产新能源车，关注混改方向 2017-04-09


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专题研究|电气设备

目录索引

电力传输方式改变，混合电网成为发展趋势....................................................................... 4

满足大容量长距离输电需求，高压直流输电蓬勃发展 ................................................ 4

直流输电存在无功功率和换相失败问题，柔直可作为其升级替代品 .......................... 5

应用场景丰富，柔直发展空间巨大 ..................................................................................... 6

分布式能源并网，提高电能质量和系统稳定性........................................................... 6

大型城市柔性直流供电，提高城市供电可靠性........................................................... 6

交流电网背靠背工程，动态调节系统有功和无功功率 ................................................ 7

孤岛系统供电，同时方便多余电能反馈系统 .............................................................. 7

海上风电并网，提高系统建设经济性 ......................................................................... 8

柔直输电技术逐渐成熟，试点项目运行良好....................................................................... 8

柔直技术逐渐成熟，系统电压和容量逐渐提高........................................................... 8

国内试点项目运行良好，设备厂商已具备较强技术能力 .......................................... 10

投资建议 ........................................................................................................................... 11

风险提示 ........................................................................................................................... 11

附录：柔直系统设备 ......................................................................................................... 12


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图表索引

图 1：高压直流输电示意图 ..................................................................................... 4

图 2：舟山五端柔性直流输电网示意图 .................................................................. 8

表 1：常规直流输电和柔性直流输电设备对比 ....................................................... 5

表 2：几种输电方式比较 ........................................................................................ 5

表 3：世界范围内已投运/在建的主要VSC-HVDC 工程（截止至 2016 年） ............... 9

表 4：国内部分柔性直流输电工程 ........................................................................ 10

表 5：柔性直流输电相关设备 ............................................................................... 12


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电力传输方式改变，混合电网成为发展趋势

满足大容量长距离输电需求，高压直流输电蓬勃发展

电力发展初期，直流输电作为最初的输电方式将电能从电源侧输送到用电侧。

但是由于不能直接给直流电升压，输电距离受到较大限制，在输送容量增长和输电

距离增加的情况下，线路损耗较大，无法满足需求。随着19世纪80年代末三相交流

发电机和交流变压器的发明，交流电可以通过电磁感应很方便地进行升压和降压，

从而可以以更小的电流进行电能的传输，减小输电损耗，交流输电开始普遍代替直

流输电，并且获得快速发展，如今的电力系统建立在交流输电的基础之上。

随着电网建设范围的扩大，由于交流输电需要电网同步，传输距离受限。同时，

交流输电需要大量无功补偿设备，长距离输电损耗较大且系统较为复杂，因此在长

距离大容量电力传输中的局限性在实践中愈发突出。20世纪50年代以后，全球电力

需求大幅增长，电力系统规模迅速扩大，输电容量和输电距离进一步增加，直流输

电重新受到重视。随着电力电子技术的发展，尤其是大功率换流器的研制成功，为

高压直流输电突破了技术上的阻碍，促进了高压直流输电的发展。

高压直流输电系统中，电能从一侧的交流电网导出，在换流站通过换流阀转换

成直流，通过架空线或电缆传送到受端，直流电在受端换流站转换成交流送入受端

交流电网。直流输电的核心设备集中于换流站设备，包括换流阀、控制保护系统、

换流变压器、交流滤波器和无功补偿设备、直流滤波器、平波电抗器等。其中，换

流阀是高压直流输电的核心设备。

图1：高压直流输电示意图

交流系统1 交流系统2

送端站受端站

直流输

电线

数据来源：北极星电力网，广发证券发展研究中心

直流输电具有交流输电不可取代的优点：由于直流输电的输送容量不受同步运

行稳定性的限制，理论上直流输电没有容量的限制；同时，直流线路不存在对地电

容，沿线电压分布均匀，因此不需要无功补偿装置；通过直流输电系统连接的两端

交流系统可以异步运行，不需要解决电网同步问题。自从1954年第一条商业化的高

压直流输电线路在瑞典建成以来，世界各国已建成多条高压直流输电项目，主要集

中在欧洲、美洲和中国。


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直流输电存在无功功率和换相失败问题，柔直可作为其升级替代品

传统的直流输电技术采用汞弧阀换流器，而汞弧阀换流器所用的晶闸管属于半

控型的元件，没有自关断的能力，换相过程仍需借助外部的交流电压来完成，因此

只能工作在有源逆变状态，且受端系统必须有足够大的短路容量，否则容易发生换

相失败，从而导致直流系统的输电通道中断，甚至导致电网崩溃。换流器运行时要

产生大量低频谐波，需要较多的滤波装备且滤除较为困难。同时，换流器需吸收大

量无功功率，需要建设大量与其相匹配的无功补偿装置。在占地方面，直流换流站

占地面积大、投资大。

20世纪90年代以后，电力电子技术逐渐发展成熟，出现了具有可关断能力的新

型半导体器件，如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、门极可关断晶闸管（GTO）等，此

类新型全控型器件逐渐取代传统半控型晶闸管应用于直流输电领域中，直流输电技

术迎来重大变革，柔性直流输电(VSC-HVDC)技术应运而生。柔性直流输电系统换

流站的主要设备包括电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保

护系统，以及一些辅助系统等。

表 1：常规直流输电和柔性直流输电设备对比

比较项目常规直流输电柔性直流输电

换流阀器件设备采用大功率晶闸管，属于非可关断器件，

其关断需要依靠交流母线电压过零

一般采用 IGBT 阀，属于可关断器件，通过

控制门极的控制脉冲来控制器件的开通和

关断，不需要换向电流。

换流阀和连接设备饱和电抗器、变压器串联电抗器、变压器

稳流设备平波电抗器、直流滤波器直流电容器

通信系统需要不需要

功率控制需要无功补偿设备不需要无功补偿设备


从世界范围内看，国外柔性直流输电起步较早，瑞典于1997年便建成了最早的

柔性直流输电实验性工程。我国柔性直流输电工程起步较晚，但起点高，受重视程

度高，发展快，已建立多条在运柔性直流输电项目，积累了丰富的实际经验。目前，

柔性直流输电朝着大容量、远距离以及直流组网方向发展。

表 2：几种输电方式比较

比较项目交流输电传统直流输电柔性直流输电

系统组成

变压器、交流线路或

电缆、无功补偿设备

以及控制保护设备等

换流变压器、直流线路、

无功补偿设备和滤波装

置、直流平波电抗器以

及控制保护设备等

换流变压器或仅需换流电抗器、小型滤波器、

直流电容及滤波设备、直流线路或电缆以及控

制保护设备等

当前换流器功率极

限 —— 6875MW，±1100kV 3000MW，±535kV

技术优点

设备简单，可靠，中

短距离输电成本较

低。

大功率远距离输电成本

较低，损耗较小；可以

隔离交流系统，减小交

流系统短路容量，实现

交流系统异步联网

隔离交流系统，减小交流系统短路容量，实现

交流系统异步联网；换流阀模块化设计，体积

小，易安装；潮流反转时直流电压极性不变，

易于实现多端直流网络；能够控制无功功率，

起到无功补偿的作用；送端与受端可不通信；


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技术缺点损耗较高，设备复杂

换流站成本较高，且换

流站之间需要通信；消

耗大量无功功率；有谐

波影响；需要连接强系

统；不能向无源系统供

电

换流站成本高，当前容量较小

有功潮流控制 —— 可连续从±0.1至±1倍

额定功率调节可连续从 0至±1 倍额定功率调节

无功补偿及控制需要大量无功补偿需要大量无功补偿，不

连续控制不需要无功补偿，连续控制

能否独立控制有功

/无功功率 —— 否是

数据来源：国家电网，广发证券发展研究中心

应用场景丰富，柔直发展空间巨大

分布式能源并网，提高电能质量和系统稳定性

在分布式能源并网方面，目前柔性直流输电是分布式电源接入最友好的方式。

柔性直流输电可以将来自多个站点的风能、太阳能等清洁能源，通过大容量、长距

离的输电线路将电能传输至负荷中心。柔性直流输电具有进行动态无功补偿的能力，

能够提高系统的电压稳定性，从而提升供电的电能质量，提高并网时的暂态稳定性，

且多条柔性直流可以独立运行。此外柔性直流输电的直流电缆采用XLPE材质，电气

性能极佳，环境影响较小。

发展分布式发电是《电力发展“十三五”规划(2016-2020年)中的重要内容之一，

“十三五”期间，风电开发按照“集中开发与分散开发并举，就近消纳”的原则，

光伏建设按照“分散开发，就近消纳”的原则，全面推进分布式光伏的建设。预计

“十三五”期间风电新增投产0.79亿千瓦以上，太阳能发电新增投产0.68亿千瓦以

上，因此将会有大量新增分布式能源接入电网。同时《规划》明确指出大力推进分

布式气电建设，在“十三五”期间，全国气电新增投产5000万千瓦。由《规划》可

以看出，未来几年我国分布式发电规模将进一步扩大，对柔性直流输电的潜在需求

也将得到进一步释放，柔性直流输电在分布式电源并网中的应用潜力巨大。

大型城市柔性直流供电，提高城市供电可靠性

在大型城市供电方面，柔性直流输电最大的优势是能够实现故障隔离。由于城

市负荷密度很高，若都采用交流电网，则会产生很大的短路容量，当主干线路短路

时，很可能超过短路电流的限制。若建设若干采用柔性直流输电技术的主干线路，

则可以将一个大电网分隔成若干个小电网，其中一侧的交流网络发生短路故障时，

直流线路另一侧的交流网络不会通过直流线路提供短路电流，从而实现了故障隔离，

大大减小了输配电网络的短路容量。由于城市电网的停电损失巨大，其带来的潜在


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可靠性效益将会非常可观。

出于对城市景观及节约土地，提高供电可靠性等多方面考虑，城市配电网越来

越多地选择地下输电方式，近年来大规模的城网改造为电缆供电带来巨大需求。架

空线入地是城市发展的趋势。与交流电缆相比，直流输电的电缆单位截面积传输功

率是交流电缆的1.5倍以上，且不会造成电磁环境污染，方便维护。而相较于常规直

流输电，采用柔性直流输电技术，无需投入额外的补偿装置；换流站的设计非常紧

凑且占地面积很小。其主要设备能够先期在工厂中组装完毕，并预先做完各种试验。

一个65MW的换流站仅占800平方米。一个250MW的换流站将占地3000平方米，占

地面积仅为同等容量下传统直流输电换流站的20%，由于直流输电不存在供电半径

的问题，中心城区甚至可以不建设变电站，从而节约城市用地，带来的经济效益显

著。目前国外成熟城市电缆化率达80-90%，我国部分城市也在电缆化率方面取得优

秀成果，例如深圳的电缆化率达到90%，但整体来说，至2016年全国平均城市电缆

化率仅10%左右。随着大城市的用地愈发紧张，对配电损耗要求越来越高，柔性直

流输电在大型城市供电方面具有巨大的潜力。

交流电网背靠背工程，动态调节系统有功和无功功率

背靠背直流输电系统是指输电线路长度为零的两端直流输电系统，其整流侧和

逆变侧均在同一个换流站内，在同一处完成交-直-交的转换。这种类型的直流输电主

要用于连接两个非同步运行的交流电力系统，实现电网的解列。

采用常规高压直流输电进行两端交流系统的连接存在诸多缺陷，例如常规高压

直流输电不仅不能独立调节无功功率，反而需要大量的无功功率作支撑，因此对交

流电网的变化比较敏感。另一方面，常规直流输电可能存在换相失败的问题。随着

交流电网的送点距离越来越远，交直流混合运行的电网结构日趋复杂，发生多回直

流同时闭锁或相继闭锁故障的风险加大。采用柔性直流输电可以有效避免上述问题，

较常规直流输电，柔性直流输电可以独立控制有功功率和无功功率，能够提供更高

的电能质量，换流站的占地面积也更小。2016年8月29日，鲁西背靠背直流工程柔

性直流单元建成投运，采用常规直流和柔性直流相结合的方式。工程为柔性直流输

电在交流电网背靠背的应用指明了方向，实践证明，采用柔性直流输电的交流电网

背靠背工程可有效化解交直流功率转移引起的电网稳定性问题，大幅度提高电网主

网架的供电可靠性。

孤岛系统供电，同时方便多余电能反馈系统

在对无源系统和含有分布式电源的孤岛系统的供电方面，柔性直流输电具有明

显优势。由于常规高压直流输电不能向无源系统供电，对于诸如没有电源的海岛，

常规直流输电方式无法正常运行。相较于在海岛上采用昂贵的柴油或者天然气发电，

利用柔直输电的成本优势明显。而对于具有分布式电源的孤岛系统，为了提升孤岛

供电的可靠性，以及考虑更好地容纳风能、太阳能等分布式能源的接入，需要采用

直流，甚至是多端直流技术。由于直流输电不存在电压电流的相角问题，各个换流

站所连的交流系统可以不同步，适用于构建多个分布式发电并网的多端输电网络。

与常规直流不同，当电力潮流向相反方向流动时，柔性直流输电的电压极性并不改


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变，因此对线路的绝缘要求较低，不需要机械开关的操作，只需对换流器进行控制，

可以方便地改变功率的传输方向，实现能量的双向流动，方便分布式能源的多余电

量反馈给配网系统。同时，相较于传统直流输电，当直流线路故障时，每个换流站

均可以提供无功功率的支撑，从而提升整个系统的稳定性水平。我国舟山建立了5

端直流输电工程，工程验证了多端柔性直流输电能够提升舟山电网的供电可靠性和

运行灵活性。

图2：舟山五端柔性直流输电网示意图

舟山电网

岱山岛

衢山岛

泗礁岛洋山岛

宁

波

电

网

交流电网

柔性直流电网


海上风电并网，提高系统建设经济性

柔性直流输电技术是实现海上风电并网最友好的方式。在风电场大规模集中并

网方面，柔性直流输电具有诸多优势。风电场以直流形式接入电网，可以实现电源

和电网之间的隔离，防止一侧故障传递到另一侧；可以防止出现系统电压振荡，功

角失稳及风电场失速；柔性直流输电可以精确控制有功功率和无功功率，提高并网

系统的稳定性，大幅增加风机的低电压穿越能力，提高并网系统的稳定性，同时避

免风场无功补偿装置的投资；同时，柔性直流输电可以实现多端直流输电系统，提

高风电场的风能利用率，减少线路走廊的施工环节，易于对风电场进行扩充。实践

证明，在传输相同容量的功率时，常规高压直流比柔性直流方案占地面积大很多，

而在传输较小容量的电力时，常规直流的单位造价较高。因此，海上风电并网采用

柔性直流输电方案，不仅在技术上具有明显优势，在经济上也表现出一定的竞争力。

我国海上风电发展迅速，2010年上海东海大桥102MW海上风电项目标志着我国

海上风电的发展开始启动。根据电力“十二五”和“十三五”规划，2020年我国海

上风电有望达到1000MW，海上风电进入规模化发展阶段。因此，柔性直流输电在

海上风电并网中的应用前景非常广阔。

柔直输电技术逐渐成熟，试点项目运行良好

柔直技术逐渐成熟，系统电压和容量逐渐提高

柔性直流输电的概念最早由加拿大McGill大学的学者于1990年提出，通过控制

电压源换流器中全控型电力电子器件的开通和关断，可以改变换流器输出的电压幅

值和相角，从而达到对有功功率和无功功率的控制，有效克服了常规直流输电的固


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有缺陷。柔性直流输电的工程化应用始于1997年，赫尔斯扬实验性工程在瑞典投入

工业试运行，它是世界上第一个采用电压源换流器进行直流输电的工程；瑞典于1999

年投运了世界上第一个风电接入柔性直流工程，该工程首次采用了两电平技术以及

XLPE电缆；2005年在挪威投运的Troll A柔性直流输电工程首次实现从大陆向海上平

台供电；2010年，Trans Bay Cable工程投入运行，该工程首次使用了模块化多电平

(MMC)技术，是柔性直流输电发展史上的一座里程碑。柔性直流输电发展至今，已

有多条柔性直流输电工程投入商业运行，主要应用于风力发电、电力交易、电网互

联、海岛供电等领域。

表 3：世界范围内已投运/在建的主要VSC-HVDC 工程（截止至 2016 年）

序

号名称国家投运时间

两侧交

流电压

(kV)

直流电

压

(KV)

直流电

流(A) 应用场景运营商

1 赫尔斯扬实验性

工程瑞典 1997年 3月 10/10 ±10 150 工业试验 EB Elant,Sweden

2 哥特兰工程瑞典 1999 年 11

月 77/77 ±80 350 风力发电 GEAB,Sweden

3 迪莱克特联结工

程澳大利亚

1999 年 12

月 110/132 ±80 342

电力交易、系统

互联

North

Power,Australia

4 泰伯格工程丹麦 2000年 8月 10.5/10.

5 ±9 358

风力发电并网示

范 Eltra,Denmark

5 依格-帕斯背靠背

互联工程

美国-墨西

哥 2000年 9月 138/138 ±15.9 1100

电压控制、电力

交易 AEP,USA

6 克劳斯-桑德互联

工程美国 2002年 8月 345/138 ±150 1175

电力交易、系统

互联 TransEnergie,US

7 莫里联络工程澳大利亚 2002年 8月 132/220 ±150 1400 钻井平台供电 TransEnergie,US

8 泰瑞尔工程挪威 2005 年 10

月 56/132 ±60 -

弱电网互联、电

力交易 Statoil Norway

9 伊斯特互联工程爱莎尼亚-

芬兰 2006 年 400/330 ±150 1230

电力交易、弱电

网互联

Nordic Energy

link AS，Estonia

10 瓦尔哈工程挪威 2010 年 150 150 - 钻井平台供电 BP Norway

11 瑙德工程德国 2009 年 170/380 75 - 风电并网

E.ON Netz

GmbH

Germany

12 传斯贝尔联络工

程美国 2010 年 400 ±200 - 大城市供电

Trans Bay Cable

LLC

13 中海油工程中国 2011年 3 月 - ±10 - 海上油田供电南方电网

14 南汇工程中国 2011年 5 月 35 ±30 600 风电并网上海市电力公司

15 南澳工程中国 2013 年 12

月 110 ±160 - 风电并网

广东电网汕头供

电局

16 大连工程中国 2014 年 - ±320 - 大城市供电辽宁省电力公司

17 舟山工程中国 2014 年- - ±200 - 海岛供电浙江省电力公司

18 鲁西工程中国 2016 年 - ±350 2800 异步联网南方电网



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国内试点项目运行良好，设备厂商已具备较强技术能力

我国在柔性直流输电工程技术研究与应用方面起步较晚，但发展很快。2005年

之前，国内对于柔性直流输电的研究仅停留在仿真和建模阶段，鲜有涉及工程技术

的研究。2006年以后，由国家电网公司牵头，对柔性直流输电的研究和应用做出战

略性的部署，并组织相关单位和国内高校开展基础理论和前期研究，并于2007年底

开创了我国柔性直流输电的基本技术体系。同年决定在上海南汇风电场建设柔性直

流输电示范工程。工程于2010年底正式启动，并于2011年7月正式投运。我国柔性

直流输电工程的发展步入了快车道。目前，我国已有多项柔性直流输电工程在运/在

建，并在柔性直流输电领域多项技术指标达到世界领先水平。

表 4：国内部分柔性直流输电工程

项目名称建设时间投资金

额工程简介建设意义

上海南汇柔性直

流输电示范工程 2011 年 7 月 ——

上海南汇柔性直流输电示范工程

采用模块化多电平换流器结构，

其容量为 20MW，直流电压为

±30kV，输送长度约为 8km，南汇

风电场通过该工程接入上海电

网。该工程在世界上首次开展了

人工短路试验，验证了柔性直流

系统在风电接入中的作用。

这是中国在柔性直流输电领域取得

的重大创新成果，它实现了我国柔

性直流输电技术从概念到应用的跨

越，标志着中国在柔性直流输电技

术领域已经迈入世界前列。

舟山 5 端柔性直

流输电工程 2014 年 7 月 42 亿

该工程于 2014 年建成，工程包含

5 个换流站，系统总容量

1000MW，其中最大的换流站容

量为 400MW，直流电压等级为

±200kV。

该工程是目前世界上端数最多的柔

性直流输电工程，提高了舟山电网

的供电可靠性和运行灵活性，对舟

山诸岛丰富的风力资源进行了有效

的消纳，为未来实现海岛供电、可

再生能源并网以及直流组网等提供

了宝贵的工程经验。

鲁西背靠背直流

工程 2016 年 8 月 35 亿

该工程是目前世界电压等级最

高、输电容量最大的柔性直流输

电工程。工程位于云南罗平县，

在世界上首次采用柔性直流与常

规直流组合模式的背靠背工程。

该工程第一次采用常规直流和柔

性直流并联运行模式，柔性直流

单元额定容量达 1000MW，直流

电压±350kV，工程的综合自主化

率达 100%。

标志着我国在高压大容量柔性直流

输电领域达到世界领先水平。

大连柔性直流输

电工程在建 51 亿

该工程连接大连北部主网和市区

南部港东地区，额定容量

1000MW，直流电压±320kV，输

标志着中国在柔性直流输电换流阀

领域已经达到世界最高水平。通过

建设大连柔性直流输电工程，我国


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送距约 60km。依托该工程研制成

功了世界首套 1000MW ／

±320kV 换流阀及阀基控制器。

掌握了一整套高压大容量柔性直流

系统成套设计技术、施工技术以及

系统运行维护技术。

张北柔性直流电

网示范工程在建 ——

2017 年 2 月，张北可再生能源柔

性直流电网示范工程设计启动会

议在北京召开，正是启动工程成

套设计和初步设计等相关工作。

工程拟建设汇集和输送大规模风

电、光伏、储能等多种形态能源

的柔性直流电网，工程系统电压

达到±500kV，包含张北、康保两

个送端换流站，北京受端换流站

和丰宁调节换流站，采用架空线

路，全长约 648km。

张北柔性直流输电工程的意义不仅

在于它是世界上电压等级最高、输

送容量最大的柔性直流工程，也是

首个利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。同时，它是世界首个具有网络

特性的直流电网示范工程，对柔性

直流输电从点对点向网络的跨越具

有重大的指导意义。


从上海南汇柔性直流输电示范工程到张北综合示范工程，我国柔性直流输电的

装备和技术的自主化程度不断提高。当前，换流阀、换流变压器、直流断路器等柔

性直流核心设备已实现100％国产化，其控制保护技术也已经拥有了完全的自主知识

产权。

上市公司中具备柔直设备和技术能力的主要包括国电南瑞、许继电气、中国西

电、特变电工、保变电气、上海电气和梦网荣信等。国电南瑞和许继电气为国网旗

下上市公司，目前已全面掌握柔性直流输电核心技术，拥有柔性直流系统研究设计、

关键设备制造、系统仿真试验和现场安装调试的工程实施能力，能够提供柔性直流

输电整体解决方案。其主要产品为柔直换流阀、直流断路器和直流输电控制保护系

统。中国西电和特变电工可提供换流阀和换流变压器，保变电气和上海电气可提供

环流变压器，梦网荣信可提供换流阀。

投资建议

丰富的应用场景和技术的优势必将推动更多的柔性直流输电项目工程建设，相

关设备的购置需求也将进一步增加。在柔直项目中，超过60%来自设备投资，其中

整流站中的主设备更是占到总投资的30%以上，继而带动制造企业受益。由于柔性

直流输电关键设备技术门槛高，龙头企业因技术实力雄厚，产品种类齐全，市场占

有率较高，将会首先受益。重点推荐国电南瑞，许继电气。

风险提示

柔直输电项目建设低于预期。


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附录：柔直系统设备

表 5：柔性直流输电相关设备

设备名称设备介绍设备图片

柔性直流换流阀

柔性直流换流阀是柔性直流输电工程的核心设

备，通过使用可关断晶闸管，实现交流电和直流

电的转换。同时控制其导通角和关断角改变电压

幅值和相角，实现有功功率和无功功率的控制。

高压直流断路器

直流换流站的主要电气设备之一,能够在系统正

常运行和故障情况下，断开和连接高压直流线路

的设备。

换流变压器

用于将交流系统的电能送到换流阀，或从换流阀

接受电能送到交流系统的变压器设备。通常接在

换流阀和交流系统当中。

载流导体包括母线、电缆、架空线等，用于电力传输和设

备之间的连接。

直流电抗器

直流电抗器，又称平波电抗器，接在换流阀的直

流侧，用于限制叠加交流分量的幅值，减小电流

脉动，改善功率因数，抑制谐波。

直流避雷器

直流电源防雷器用于防止雷电过电压和瞬态过电

压对直流电源系统和用电设备造成的损坏，保护

设备和使用者的安全。


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直流输电控制保护系统属于柔性直流系统二次设备，用于直流输电换流

站的控制和保护。



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Table_Research 广发电力设备与新能源研究小组

陈子坤：首席分析师，10 年相关产业协会和证券从业经验。2016 年新财富电力设备新能源行业入围，2015 年新财富环保行业第一名，

2013 年、2014 年新财富有色金属行业第一名，2013 年加入广发证券发展研究中心。

Table_RatingIndus try 广发证券—行业投资评级说明

买入：预期未来 12 个月内，股价表现强于大盘 10%以上。

持有：预期未来 12 个月内，股价相对大盘的变动幅度介于-10%～+10%。

卖出：预期未来 12 个月内，股价表现弱于大盘 10%以上。

Table_RatingCompany 广发证券—公司投资评级说明

买入：预期未来 12 个月内，股价表现强于大盘 15%以上。

谨慎增持：预期未来 12 个月内，股价表现强于大盘 5%-15%。

持有：预期未来 12 个月内，股价相对大盘的变动幅度介于-5%～+5%。

卖出：预期未来 12 个月内，股价表现弱于大盘 5%以上。

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