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乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程。 |
2020年12月27日，由南方电网公司投资建设的国家西电东送重点工程乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程（以下简称“昆柳龙直流工程”）全面投产送电。据了解，该工程采用±800千伏特高压三端混合直流系统，输送容量800万千瓦，总投资242.49亿元。线路起于昆北换流站，落点在广西柳北换流站和广东龙门换流站，途经云南、贵州、广西、广东4省（区），将世界第七大水电站乌东德水电站的清洁电能跨过1452公里的高山河湖，分别送往广东和广西用电负荷中心。
打造柔直输电的“港珠澳大桥”
“现在全球都在能源转型，我国也作出‘碳达峰、碳中和’的承诺。随着风电、光伏等间歇性、波动性大的能源大规模接入电网，对电网安全稳定要求更高，柔性直流是有效方案，即使这些能源在远方、分散多处，只要有多端柔性直流电网，就能有效汇集，解决能源传输问题。”中国工程院院士、南方电网专家委员会主任委员李立浧近日表示，为高效送出水电，又确保广东、广西电网受入巨量电能时安全稳定运行，工程首创多端混合直流输电技术，送电端采用常规直流，广东和广西2个受电端采用柔性直流，打造柔性直流输电的“港珠澳大桥”。
中国工程院院士、南京南瑞继保电气有限公司董事长沈国荣认为，昆柳龙直流工程采用柔性直流输电技术，避免了广东电网继续采用传统直流输电技术可能出现的多直流同时换相失败问题，提升了广东电网整体的安全性。
据了解，3个省级电网联在一起，电网稳定问题也变得更复杂。为给电网互联加上坚实可靠的“保险”，沈国荣带领团队设计了多端直流功率提升、功率回降、频率控制及功率速降协调等安全稳定控制策略，有效保障三端直流联接电网安全运行。沈国荣认为，柔性直流输电容易实现多端联接和组网运行，利用该优势可实现省级电网互联。柔性直流输电控制能力强，用来进行区域电网柔性互联，可实现互供互济而又相互隔离故障。
随着昆柳龙直流工程投产，柔性直流也为该工程联接的3个省级电网安全稳定运行提供了坚实保障。对此，浙江大学教授、国际电气电子工程师学会（IEEE）会士徐政进行了解析：“由于柔性直流输电技术用于大区电网之间的异步互联，起到‘防火墙’作用，使得在一个大区电网内发生的故障不会传递到与其异步相联的其他大区电网中，从而大幅降低了大面积停电事故发生的可能性。”
徐政还介绍，由于这一特点，柔性直流输电技术将大量应用于背靠背联网，实现大同步电网异步分割，提高电网安全稳定水平。
未来远距离输电首选柔直技术
“十三五”期间，随着昆柳龙直流工程投产，南网全面建成6大直流工程及海南联网2回交流海缆工程，形成了8条交流、11条直流的跨省西电东送大电网，西电东送总能力超过5800万千瓦，南网主网架已发展成为世界上技术最先进、结构最复杂、运行最稳定的大电网之一。
“未来远距离大容量输电都会优先考虑柔性直流输电技术，已有的传统直流输电工程在合适的时机也会改造成柔性直流输电工程。”徐政认为，因为我国远距离大容量输电工程大多落点在同一个较小区域内，如珠三角、长三角，一个区域内接受传统直流输电落点的数目在技术上是有限制的，但接受柔性直流输电落点的数目是没有限制的。据悉，近日开工的白鹤滩-江苏±800千伏特高压直流工程将在世界上首次研发柔直+常规的混合级联特高压直流输电技术。
柔直技术全面自主化可期
数据显示，昆柳龙直流工程投产后，其年输送电量预计达330亿度，全部为可再生能源，相当于每年减少煤炭消耗950万吨、减排二氧化碳2500万吨。
据了解，昆柳龙直流工程将进一步提升云南水电消纳能力，同时对风、光等新能源的大规模开发利用起到推动作用。对此，南网首席技术专家，南网科研院党委书记、董事长饶宏表示，柔性直流可以提高可再生能源的并网能力，改善和提高电网的稳定性，多用于新能源并网，特别是海上发电。如国网江苏电力就规划建设±320千伏柔性直流工程，汇集100万-200万千瓦海上风电，就近接入登陆点附近500千伏交流电网。
徐政也指出，柔性直流输电技术将向特高压、大容量方向发展，同时，向海底柔性直流输电方向发展，大量应用于远海风电场的接入工程。由此可见，为实现“碳达峰、碳中和”目标，未来我国新能源占比将持续增长，柔性直流输电大有可为。
尽管柔性直流输电技术具备远距离大容量输电及电网安全互联等优势，但仍需解决成本高和损耗高的问题。“受现阶段全控器件条件限制，柔性直流成本和损耗较常规直流都要高，但随着技术发展正在逐渐降低。”沈国荣认为，我国柔性直流可控器件发展的步伐将会加快，“我国在自主可控器件研制上正加紧追赶，我们已配合国产器件厂家开展了充分的研究工作，实现柔性直流技术全面自主化完全可行。”
此外，沈国荣还表示，柔性直流输电技术与能源转型将会相互促进，在能源转型过程中既起到支撑作用，也受能源转型大方向影响而不断优化提升。
