《電子技術(shù)應(yīng)用》
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柔性直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展

2017-09-15

  國(guó)際上對(duì)柔性直流輸電技術(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,。面對(duì)困難和挑戰(zhàn),,國(guó)家電網(wǎng)公司堅(jiān)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,。

  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(yùn)行方式靈活、同等容量占地規(guī)模小等特點(diǎn),,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(chǎng)合具有技術(shù)優(yōu)勢(shì),。

  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(gè)個(gè)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(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)向安全、高效,、經(jīng)濟(jì),、清潔,、互動(dòng)現(xiàn)代電網(wǎng)的升級(jí)和跨越,,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展,、民生改善提供了強(qiáng)大保障,。

  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(duì)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(gè)站點(diǎn)的風(fēng)能,、太陽(yáng)能等清潔能源,,通過大容量、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,,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(duì)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,。

  時(shí)間回到2006年。5月的北京正值初夏,,公司組織國(guó)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(huì),。會(huì)上,公司做出戰(zhàn)略性決策和部署,,系統(tǒng)地提出柔性直流輸電技術(shù)研究總體規(guī)劃,,公司柔性直流輸電重大科技專項(xiàng)全面啟動(dòng),我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展的序曲正式奏響,。

  萬(wàn)事開頭難,。由于我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)研究起步晚,加之國(guó)際上對(duì)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,。面對(duì)高難度的科技攻關(guān),,公司堅(jiān)持自主創(chuàng)新,迅速組建柔性直流輸電技術(shù)與裝備研發(fā)團(tuán)隊(duì),,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,。

  本著將“地基”打深,、打?qū)嵉目茖W(xué)態(tài)度,公司通過機(jī)理分析,、公式推導(dǎo),、模型搭建與仿真驗(yàn)證等方式反復(fù)求證,于2007年年底開創(chuàng)了我國(guó)柔性直流輸電基本技術(shù)體系,。這是國(guó)內(nèi)首次針對(duì)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,,公司果斷決策,,在上海南匯風(fēng)電場(chǎng)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,。彼時(shí),,ABB公司采用的兩電平/三電平技術(shù)路線存在運(yùn)行損耗高、容量擴(kuò)展困難等問題,,德國(guó)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。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(guó)公司也幾乎同時(shí)啟動(dòng)了高壓大容量柔性直流輸電技術(shù)的探索。從此,,我國(guó)成功進(jìn)入世界電力裝備高端領(lǐng)域的賽場(chǎng),,并與世界領(lǐng)先跨國(guó)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(yùn),。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(chǎng)故障穿越能力,,被當(dāng)做風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的典型案例列入國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議組織(CIGRE)370導(dǎo)則,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)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(jì),、試驗(yàn),、調(diào)試和生產(chǎn)全系列核心技術(shù)的企業(yè)。

  至此,,我國(guó)柔性直流輸電正快速向大容量,、多端、雙極,、背靠背等多個(gè)研究方向開展實(shí)踐和探索,。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院千人計(jì)劃專家安婷表示,未來幾年是我國(guó)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(guó)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(gè)制高點(diǎn),。

  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(shí)現(xiàn)了我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)從概念到應(yīng)用的跨越。此后,,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(gè)島嶼星羅棋布,。這里獨(dú)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(yùn),,公司智能電網(wǎng)高端裝備研制能力邁上新臺(tái)階,,我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)走在世界前列,實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)創(chuàng)造”和“中國(guó)引領(lǐng)”,。

  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(jì)、設(shè)備參數(shù)選型等多端柔性直流輸電成套設(shè)計(jì)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(dòng)模試驗(yàn)及聯(lián)合運(yùn)行調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù),,提升了我國(guó)直流輸電產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(guó)電力前沿科技領(lǐng)域的新突破,。公司自主研發(fā)了全球首個(gè)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(jí)技術(shù)難題,實(shí)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(yùn)現(xiàn)場(chǎng),,中國(guó)工程院院士鄭健超興奮地說:“直流斷路器研制成功并通過所有試驗(yàn)投入工程化應(yīng)用,為未來更高電壓等級(jí)的直流電網(wǎng)發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐,?!?/p>

  距離舟山900多公里之外的廈門,世界首個(gè)采用真雙極接線方案的柔性直流輸電工程,,同時(shí)也是迄今為止世界在運(yùn)電壓等級(jí)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(yùn),標(biāo)志著我國(guó)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(shí)現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際引領(lǐng),。

  這個(gè)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(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司柔直換流站站長(zhǎng)鄭國(guó)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(jì)相當(dāng)于在常規(guī)的雙向“車道”(電能通道)中又增加了一個(gè)雙向備用“車道”,。當(dāng)任一“車道”出現(xiàn)故障或檢修時(shí),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。

  7月27~29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(jì)及初步設(shè)計(jì)方案通過評(píng)審,。這是世界電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的柔性直流工程,,也是世界首個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)示范工程,,預(yù)計(jì)將于2018年建成投運(yùn)。屆時(shí),,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(dòng)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(fèi)比重,,為實(shí)現(xiàn)“再電氣化”提供堅(jiān)強(qiáng)保障。

  在“一帶一路”倡議引領(lǐng)下,,公司不斷走出國(guó)門,,用技術(shù)贏得海外市場(chǎng),。6月13日,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(guó)設(shè)得蘭(Shetland)柔性直流輸電工程,。這是我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)走向國(guó)際的第一個(gè)項(xiàng)目,也是我國(guó)高端輸電技術(shù)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn),。在“一帶一路”這個(gè)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(dòng)設(shè)備企業(yè)順利進(jìn)軍歐洲高端市場(chǎng),,為我國(guó)電力工業(yè)在全球競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)做強(qiáng)做優(yōu)做大帶來了新的歷史機(jī)遇。

  黨的十九大召開在即,,我們即將踏上新征程,。在新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革風(fēng)起云涌的今天,科技創(chuàng)新力量更為重要,。公司站在科技高度,,在世界能源轉(zhuǎn)型的大潮中,攻關(guān)技術(shù)難題,,打造精品工程,,走出了一條富有中國(guó)特色的電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展之路,引領(lǐng)全球能源電力領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展,。


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