國家電網(wǎng)柔性直流輸電技術(shù)實現(xiàn)“中國引領(lǐng)”

2017-09-20 14:45:53 國家電網(wǎng)公司　點擊量：評論 (0)

上海南匯柔性直流輸電工程、舟山±200千伏五端柔性直流輸電科技示范工程、廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程、張北可再生能源±500千伏柔性直流電網(wǎng)示范工程……一個個創(chuàng)新引領(lǐng)和科技示范

上海南匯柔性直流輸電工程、舟山±200千伏五端柔性直流輸電科技示范工程、廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程、張北可再生能源±500千伏柔性直流電網(wǎng)示范工程……一個個創(chuàng)新引領(lǐng)和科技示范意義重大的工程，顯著提升電網(wǎng)整體科技含量，實現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)向安全、高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動現(xiàn)代電網(wǎng)的升級和跨越，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、民生改善提供了強(qiáng)大保障。

柔性直流輸電技術(shù)是基于絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的新一代直流輸電技術(shù)，具有響應(yīng)速度快、可控性好、運行方式靈活、同等容量占地規(guī)模小等特點，是目前世界可控性最高、適應(yīng)性最好的輸電技術(shù)，在大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、交流系統(tǒng)互聯(lián)、直流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、弱系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、城市配電網(wǎng)增容改造、孤島供電等場合具有技術(shù)優(yōu)勢。

然而，國際上對柔性直流輸電技術(shù)嚴(yán)格保密，面對困難和挑戰(zhàn)，國家電網(wǎng)公司堅持自主創(chuàng)新，向電力領(lǐng)域最前沿、最迫切、最有挑戰(zhàn)性和最具應(yīng)用前景的高端技術(shù)持續(xù)發(fā)力，技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用從無到有，并向更高的技術(shù)高峰攀登?！　?/span>

自主創(chuàng)新引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展

柔性直流輸電技術(shù)能提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)對清潔能源的消納能力，提高配電網(wǎng)可靠性和靈活性。更重要的是，柔性直流輸電可攜帶來自多個站點的風(fēng)能、太陽能等清潔能源，通過大容量、長距離的電力傳輸通道，到達(dá)多個城市的負(fù)荷中心，為新能源并網(wǎng)、大城市供電等領(lǐng)域提供有效的解決方案。

柔性直流輸電技術(shù)對電網(wǎng)發(fā)展的重要意義不言而喻。然而，征服柔性直流輸電技術(shù)高峰，卻并非易事。

萬事開頭難。由于我國柔性直流輸電技術(shù)研究起步晚，加之國際上對該技術(shù)嚴(yán)格保密，未發(fā)表一份圖紙、一張照片，也不在刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)文章，相關(guān)材料極度缺乏。

2006年5月的北京正值初夏，國家電網(wǎng)公司組織國內(nèi)權(quán)威專家召開《柔性直流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架》研討會。會上系統(tǒng)地提出柔性直流輸電技術(shù)研究總體規(guī)劃，柔性直流輸電重大科技專項全面啟動，我國柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展的序曲正式奏響。

本著將“地基”打深、打?qū)嵉目茖W(xué)態(tài)度，國家電網(wǎng)公司通過機(jī)理分析、公式推導(dǎo)、模型搭建與仿真驗證等方式反復(fù)求證，于2007年底開創(chuàng)了我國柔性直流輸電基本技術(shù)體系。這是國內(nèi)首次針對柔性直流輸電技術(shù)理論開展系統(tǒng)化、全面化研究。

同年年底，國家電網(wǎng)公司在上海南匯風(fēng)電場開展柔性直流輸電技術(shù)工程示范，并開始了適用于高壓大容量柔性直流輸電技術(shù)路線的探索與嘗試。當(dāng)時ABB公司采用的兩電平/三電平技術(shù)路線存在運行損耗高、容量擴(kuò)展困難等問題，德國學(xué)者提出的模塊化多電平換流器拓?fù)渖刑幱诟拍钐岢鲭A段，技術(shù)應(yīng)用在世界范圍內(nèi)一片空白。國家電網(wǎng)公司迎難而上，2009年4月創(chuàng)新提出采用模塊化多電平換流器拓?fù)涞脑O(shè)想。而西門子和ABB等跨國公司也幾乎同時啟動了高壓大容量柔性直流輸電技術(shù)的探索。從此，我國成功進(jìn)入世界電力裝備高端領(lǐng)域的賽場，并與世界領(lǐng)先跨國公司站在同一起跑線上。

2011年7月，上海南匯柔性直流輸電工程正式投運。這是亞洲首條柔性直流輸電工程，應(yīng)用于風(fēng)電接入，可大幅度提高風(fēng)電場故障穿越能力，被當(dāng)做風(fēng)電場并網(wǎng)的典型案例列入國際大電網(wǎng)會議組織（CIGRE）370導(dǎo)則，實現(xiàn)了我國柔性直流輸電技術(shù)從無到有的突破，標(biāo)志著公司成為世界第三家完全掌握柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計、試驗、調(diào)試和生產(chǎn)全系列核心技術(shù)的企業(yè)。

至此，我國柔性直流輸電正快速向大容量、多端、雙極、背靠背等多個研究方向開展實踐和探索。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院千人計劃專家安婷表示，未來幾年是我國柔性直流輸電技術(shù)研究和工程建設(shè)的快速發(fā)展階段，強(qiáng)交強(qiáng)直的交直流互聯(lián)電網(wǎng)將成為我國電網(wǎng)架構(gòu)的基本形態(tài)，柔性直流輸電將成為直流電網(wǎng)中最主要的輸電方式。而在探索新能源消納的道路上，柔性直流輸電已成為全球電力行業(yè)搶占的下一個制高點。

技術(shù)領(lǐng)先打造精品工程

上海南匯柔性直流輸電工程實現(xiàn)了我國柔性直流輸電技術(shù)從概念到應(yīng)用的跨越。此后，國家電網(wǎng)公司大力提升電網(wǎng)智能化水平，建成了多端柔性直流等一批具有世界先進(jìn)水平的智能電網(wǎng)工程，成為柔性直流工程建設(shè)的佼佼者。

浙江舟山群島，1300多個島嶼星羅棋布。這里獨特的自然環(huán)境為科學(xué)探索提供了優(yōu)良條件。2014年7月4日，世界端數(shù)最多的多端柔性直流輸電工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流輸電科技示范工程正式投運，標(biāo)志著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)高端裝備研制能力邁上新臺階，我國柔性直流輸電技術(shù)走在世界前列，實現(xiàn)了“中國創(chuàng)造”和“中國引領(lǐng)”。

據(jù)了解，國家電網(wǎng)公司目前全面掌握了系統(tǒng)數(shù)字仿真、換流器電氣設(shè)計、設(shè)備參數(shù)選型等多端柔性直流輸電成套設(shè)計技術(shù)，突破了高壓大容量換流閥、高壓直流海纜、多端柔性直流控制保護(hù)系統(tǒng)動模試驗及聯(lián)合運行調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù)，提升了我國直流輸電產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，為柔性直流及海洋輸電技術(shù)的大規(guī)模推廣起到了良好示范作用。

2016年12月29日，舟山再一次見證了我國電力前沿科技領(lǐng)域的新突破。國家電網(wǎng)公司自主研發(fā)了全球首個200千伏高壓直流斷路器及快速恢復(fù)裝置，并成功應(yīng)用于舟山五端柔性直流輸電工程。該斷路器可在3毫秒內(nèi)斷開一條200千伏高壓直流輸電線路產(chǎn)生的高達(dá)15000安的故障電流，速度比人類眨眼還要快100倍。它攻克了高壓直流輸電電流難以快速斷開的世界級技術(shù)難題，實現(xiàn)了直流輸電核心裝備研發(fā)和制造領(lǐng)域的重大突破。在舟山柔直系統(tǒng)直流斷路器和阻尼恢復(fù)技術(shù)示范工程投運現(xiàn)場，中國工程院院士鄭健超興奮地表示：“直流斷路器研制成功并通過所有試驗投入工程化應(yīng)用，為未來更高電壓等級的直流電網(wǎng)發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。”

距離舟山900多公里之外的廈門，世界首個采用真雙極接線方案的柔性直流輸電工程，同時也是迄今為止世界在運電壓等級最高、輸送容量最大的真雙極柔性直流輸電工程——廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程于2015年12月17日投運，標(biāo)志著我國全面掌握了高壓大容量柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)和工程成套能力，實現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的國際引領(lǐng)。

這個占地不足30畝的工程，能提供廈門島50%的電力供應(yīng)。據(jù)國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司柔直換流站站長鄭國順介紹，如果把工程比作橫跨廈門島內(nèi)外的“電能之橋”，把輸送的電能比作車流，真雙極的設(shè)計相當(dāng)于在常規(guī)的雙向“車道”（電能通道）中又增加了一個雙向備用“車道”。當(dāng)任一“車道”出現(xiàn)故障或檢修時，啟用備用通道就能保障電流量正常通行。即使任一方向“車道”因故全部堵塞，啟用備用通道后也可保障一半電能順利通行。

同年7月27至29日，張北可再生能源±500千伏柔性直流電網(wǎng)示范工程預(yù)成套設(shè)計及初步設(shè)計方案通過評審。這是世界電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程，也是世界首個具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)示范工程，預(yù)計將于2018年建成投運。屆時，工程將滿足張北可再生能源可靠送出與消納需求，服務(wù)綠色低碳冬奧，推動直流電網(wǎng)自主創(chuàng)新，提高可再生能源電力占京津冀電力消費比重，為實現(xiàn)“再電氣化”提供堅強(qiáng)保障。

在“一帶一路”倡議引領(lǐng)下，國家電網(wǎng)公司不斷走出國門，用技術(shù)贏得海外市場。2017年6月13日，國家電網(wǎng)公司宣布，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院自主研發(fā)的柔性直流輸電技術(shù)成功中標(biāo)英國設(shè)得蘭（Shetland）柔性直流輸電工程。這是我國柔性直流輸電技術(shù)走向國際的第一個項目，也是我國高端輸電技術(shù)具備國際競爭力的重要體現(xiàn)。在“一帶一路”這個聯(lián)通亞太經(jīng)濟(jì)圈和歐洲經(jīng)濟(jì)圈的重要紐帶中，柔性直流輸電技術(shù)穿針引線，既推進(jìn)了電網(wǎng)企業(yè)深度參與歐洲電網(wǎng)發(fā)展，也帶動設(shè)備企業(yè)順利進(jìn)軍歐洲高端市場，為我國電力工業(yè)在全球競爭中實現(xiàn)做強(qiáng)做優(yōu)做大帶來了新的歷史機(jī)遇。

責(zé)任編輯：lixin

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