五、直流电网技术
与交流电网100多年的发展相比，直流电网技术刚刚提出数年，尚处于起步阶段。大量理论、技术及装备的基础性问题，需要进行全面、深入探索。
1、电网规划与网架构建。
交、直流电网之间存在电源特性、应用场合、运行方式、供电可靠性等方面存在较大差异，使得直流电网规划与网架构建理论无法照搬交流电网。另外，运行方式、应用场合等根本不同决定了交、直流电网电压等级设计的差异，而直流电压等级序列目前尚无理论上的选择依据。因此，全新供电模式亟需建立直流电网规划与构建理论。
2、仿真与建模方法。
复杂动态行为对仿真建模方法提出了新要求。1）复杂动态行为使仿真需再现微秒级物理过程：电压源型直流输电半导体开关器件开关速度为纳秒-微秒级，输出10-100微秒的高密度阶梯方波电压，传统建模方法无法精确复现电压源直流换流物理过程。2）大量直流装备接入使仿真难度和规模激增：电压源型换流器的拓扑结构使输电系统仿真规模呈百、千倍增长，大量换流器和多种新型直流输电装备的接入又增加了系统仿真的难度，如何对仿真进行简化和加速存在着大量理论难题。
3、能量转化及失效机理。
系统运行性能提升对换流器能量转化机理提出新要求。1）换流器的电能变换机理尚未从根本揭示：换流器内部交流、直流、静电场等多形态电场能量的转换机理尚未从根本上揭示，需要解决换流器能量平衡系统鲁棒性差等问题。2）能量转化过程与换流器的失效机理不清：换流器的电、磁、热等多物理场分布特性对于换流器运行特性的影响机理不清，造成现有换流阀优化设计缺乏依据，难以保证换流器运行性能。
4、能量传递及调控规律。
新型系统调控规律的建立需要揭示其能量耦合规律。1）多换流器相互耦合作用更为快速和复杂：多端直流换流器间的低阻尼特性所导致的复杂能量转移、波动、振荡、应力传播等耦合机理尚未明确，造成现有设计及控制技术扩展性及鲁棒性差。2）交直流混合系统协调控制理论亟待建立：未来交直流混联系统能量交换机理、故障机理和稳定性规律等与现有交流系统相比会发生本质性变化，需要全新的理论支撑。
5、新型换流器拓扑技术。
柔性直流的推广应用对换流器拓扑技术提出了新要求：1）基于两电平和模块化多电平换流器无法快速清除直流故障，现有工程大多采用电缆传输，无法满足远距离、大容量输电的经济性需求；2）需要解决能够清除直流故障电流，并具有低损耗等优良性能的新型拓扑等基础问题。
6、系统容量提升技术。
可再生能源发电规模的增长对换流器容量提出了更高要求：1）未来可再生能源的规模将普遍达到千MW级及以上，这对电压源换流器的容量提出了更高要求；2）需要解决换流器容量提升中存在的可靠性、经济性综合优化和评估等基础问题。
