我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)世界領(lǐng)先

2013年12月25日，南澳島青澳、金牛兩個(gè)換流站與汕頭澄海區(qū)的塑城換流站完成了三端投產(chǎn)啟動(dòng)，標(biāo)志著世界首個(gè)多端柔性直流輸電工程建成，南方電網(wǎng)公司也成為世界上第一個(gè)掌握多端柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、調(diào)試和運(yùn)行全系列核心技術(shù)的企業(yè)。此前，國(guó)家電網(wǎng)公司于2011年7月投運(yùn)亞洲首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柔性直流輸電工程——上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程。

可解決新能源并網(wǎng)、大城市供電

“多端柔性直流輸電系統(tǒng)模塊化多電平(MMC)技術(shù)，可靈活接入多個(gè)站點(diǎn)的風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⑿∷�電等清潔能源，通過(guò)一個(gè)大容量、長(zhǎng)距離的電力傳輸通道，到達(dá)多個(gè)城市的負(fù)荷中心。這為新能源并網(wǎng)、大型城市供電等提供了一種有效的解決方案�！蹦戏诫娋W(wǎng)專(zhuān)家委員會(huì)主任委員李立浧院士介紹。

據(jù)了解，“柔性”是相對(duì)于常規(guī)直流輸電技術(shù)而言，該技術(shù)采用了先進(jìn)的大功率電力電子器件組成的電壓源換流器(VSC)，可以靈活快捷地改變電能輸送的大小和方向，并提供更優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。“多端”是相對(duì)于“兩端”而言，指兩端以上的柔性直流輸電工程，其中兩端直流僅能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直流功率傳送，多端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)電源點(diǎn)(如風(fēng)電場(chǎng)、分散式小水電等)的接入或多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的同時(shí)供電。

此次建成的南澳多端柔性直流輸電工程，也是世界上首個(gè)四端柔性直流輸電工程，目前分別在南澳島上的青澳、金牛各建設(shè)一座換流站，在大陸澄海區(qū)建設(shè)一座換流站，容量分別為5萬(wàn)千瓦、10萬(wàn)千瓦和20萬(wàn)千瓦，建設(shè)直流電纜混合輸電線(xiàn)路40.7公里，未來(lái)島上還將建設(shè)一座接納近海風(fēng)電的換流站。

柔性直流輸電技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯

那么，柔性直流輸電技術(shù)具有什么優(yōu)勢(shì)呢？據(jù)介紹，與傳統(tǒng)直流輸電相比，柔性直流輸電的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在孤島供電、有功功率與無(wú)功功率控制等方面。如在孤島供電中，常規(guī)直流要求在島上具備發(fā)電機(jī)組之類(lèi)的電源點(diǎn)，而柔性直流輸電只需設(shè)備啟動(dòng)的電源。

與交流輸電相比，柔性直流輸電的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在長(zhǎng)距離輸電、新能源消納、成本控制等方面。如在長(zhǎng)距離電纜輸電中，交流電纜越長(zhǎng)，電能損耗越高，輸送的有效電能越少，就像燒好的開(kāi)水沿著管子往外送，管子越長(zhǎng)，水溫越低，末端用戶(hù)就用不上熱水了，而柔性直流則相當(dāng)于一根保溫管，即使到末端用戶(hù)，水溫都是恒定的。

南澳多端柔性直流輸電工程項(xiàng)目工程師許樹(shù)楷也介紹：“多端系統(tǒng)可以將多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)、孤立海島與大陸連接起來(lái)，構(gòu)成直流網(wǎng)絡(luò)，在節(jié)省投資與減少海域資源占用的情況下，既滿(mǎn)足海島電力需求，同時(shí)還能將富余電能送往大陸�！�

因此，柔性直流輸電技術(shù)是改變電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略性選擇，可以提高現(xiàn)有輸配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平，促進(jìn)可再生能源低成本、模塊化開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)與優(yōu)化，解決我國(guó)能源領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保等重大問(wèn)題。

我國(guó)站在世界輸電技術(shù)的前沿

由此可見(jiàn)，集如此多優(yōu)勢(shì)于一身的柔性直流輸電技術(shù)自然受到世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家的重視，相關(guān)技術(shù)資料鮮有公開(kāi)，而且，多端柔性直流比兩端柔性直流要復(fù)雜得多，如此次建成的南澳多端柔性直流輸電工程集大型風(fēng)電場(chǎng)接入、柔性多端直流輸電、海底直流電纜等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)于一體。

許樹(shù)楷表示：“此次南澳工程的自主創(chuàng)新不但體現(xiàn)在科研團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難的決心，更為重要的是，我們走在了世界直流輸電技術(shù)的前列�！蹦习亩喽巳嵝灾绷鬏旊姽こ虒⒁鸦�本成型的兩端柔性直流系統(tǒng)擴(kuò)展到多端，實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)核心技術(shù)，設(shè)備制造廠(chǎng)商全都是國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家，如每一端的接口與設(shè)備都選用了不同型號(hào)，來(lái)自于包括央企、民營(yíng)企業(yè)等在內(nèi)的國(guó)內(nèi)不同廠(chǎng)商的設(shè)備。

對(duì)于柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展，南網(wǎng)科學(xué)研究院院長(zhǎng)饒宏曾表示：“柔性直流輸電將面臨如何實(shí)現(xiàn)高電壓、大功率、架空線(xiàn)使用、混合結(jié)構(gòu)直流輸電等方面的挑戰(zhàn)。南網(wǎng)將通過(guò)進(jìn)一步的研究和試點(diǎn)，使該技術(shù)在大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)提高供電可靠性、緩解負(fù)荷密集地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行壓力等更多領(lǐng)域得到應(yīng)用�！�

鏈接

目前，世界各國(guó)充分認(rèn)識(shí)到柔性直流輸電在可再生能源和智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要作用，歐美等國(guó)已有多端柔性直流輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)劃，規(guī)劃項(xiàng)目分別是美國(guó)的TresAmigasSuperstation工程和瑞典—挪威的SouthWestLink工程。

美國(guó)的TresAmigasSuperstation三端柔性直流輸電工程，用以實(shí)現(xiàn)東部電網(wǎng)、西部電網(wǎng)、德克薩斯州電網(wǎng)三個(gè)主要電網(wǎng)的互聯(lián)。該工程換流站容量75萬(wàn)千瓦，直流電壓±345千伏，預(yù)計(jì)2016年投入商業(yè)運(yùn)行。投運(yùn)后，將有助于改善由風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)岬乳g歇性可再生能源發(fā)電引起的供電可靠性和電壓穩(wěn)定問(wèn)題。

瑞典—挪威的SouthWestLink三端柔性直流輸電工程，用以提高挪威奧斯陸地區(qū)電網(wǎng)和瑞典西海岸電網(wǎng)之間的電力傳輸能力以及傳輸系統(tǒng)的靈活性，并兼顧日益增長(zhǎng)的風(fēng)電并網(wǎng)需要。該工程傳輸容量為70萬(wàn)千瓦×2，直流電壓±300千伏，預(yù)計(jì)2014年年底完成兩端建設(shè)。

目前，我國(guó)已有兩項(xiàng)多端直流工程，除此次建成的南方電網(wǎng)公司南澳風(fēng)電場(chǎng)四端直流輸電工程外，還有國(guó)家電網(wǎng)公司浙江舟山五端柔性直流輸電工程。該工程直流電壓±200千伏，傳輸容量40萬(wàn)千瓦，將分別在定海、岱山、衢山、洋山、泗礁建設(shè)一座換流站，預(yù)計(jì)今年完工。屆時(shí)