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现代直流输电成电网发展方向

行业聚焦点中国仪表网2015年07月29日 16:55人气:33222

  【中国仪表网 行业聚焦点】近日,国网智能电网研究院副院长汤广福表示,随着电力电子等技术的发展,制约现代直流输电技术发展的主要技术难题,有望在未来3-10年内得到解决,并成为输电技术发展的重要方向,未来直流输电技术构想有两种方式,即“交—直—交”和“直—直—直”。
  
  众所周知,近年来的国际大电网发展经验表明,电网互联规模不断扩大是世界电网发展的客观规律,这是由获取更大的经济、环境、社会等方面的效益所驱动的。同时,在没有难以逾越的地理、政治、技术障碍情况下,可以灵活的汇集、输送和分配电力的交流输电往往是占主导地位的联网方式,这也是我国多年来主要的输电技术。
  
  相比之下,目前采用直流互联主要有三种方式:一是海底电缆一旦超过40公里,由于技术限制只能采用直流方式,因此长距离海底电缆必须采用直流联网方式;二是相邻电网之间联系比较薄弱,或因运行规约不能相融,为确保互联系统的稳定运行,宜采用背靠背互联,如美国的西部电网和东部电网之间由洛基山脉分隔,采用背靠背互联更为合理;三是陆上的远距离输电采用直流,这类工程是直流技术应用较多的情景,具有较明显的经济优势。
  
  然而,随着广域交流大电网的形成,交流输电技术问题也不断涌现,如世界范围内大电网事故不断发生、输送范围受限、输电走廊占用大、对新能源接纳有限以及存在无功功率、稳定性较低等。对此,汤广福表示,与交流输电技术相比,在进行大规模远距离功率传输时,直流输电的输送容量更大、输送距离更远,单位容量造价和损耗更低,技术水平要求更高,交流输电系统并不是未来电能输送的唯一技术手段。
  
  因此,近年来,世界上许多国家和地区将输电技术的研究方向转移到现代直流输电上。其中,柔性直流输电技术是继交流输电、常规直流输电后的一种新型直流输电方式,是目前世界上可控性最高、适应性最好的输电技术,为电网升级提供了有效技术手段。
  
  诸多关键技术仍需突破
  
  特高压交直流输电技术是解决我国远距离大容量电能输送问题的有效手段,同时,对于我国区域性新能源的并网和消纳问题,多端直流和直流电网技术将是有效补充。如为了解决风电场的组网和集中送出、区域电网的互联、城市中心负荷的电力输送等问题,往往需要实现多电源输入和多落点供电,即采用多端直流甚至是直流电网技术。
  
  “随着可关断器件、直流电网制造水平的不断提高,柔性直流输电将会成为直流电网中最主要的输电方式。”汤广福表示。事实证明,随着我国相继建成世界首个多端柔性直流输电工程,也是世界上首个四端柔性直流输电工程——南澳多端柔性直流输电工程,和世界首个五端柔性直流输电工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流工程,实现了携带来自多个站点的风能、太阳能等清洁能源,通过大容量、长距离的电力传输通道,到达多个负荷中心。
  
  由此可见,未来的直流电网可以对网络中不同的客户端、现有输电网络、微电网和不同的电源都进行有效的管理、优化、监控,以及对任何问题进行及时地响应,能够整合多个电源,并以最小的损耗和最大的效率在较大范围内对电能进行传输和分配。当然,目前多端直流输电和直流电网技术还处于初级阶段,许多关键技术如系统仿真、控制和保护技术,以及快速故障检测技术、安全可靠性评估方法等还需要解决。
  
  对于我国未来电网的发展模式,中国科学院院士周孝信曾介绍,从现在至2030年的中期阶段,我国输电网将保持超/特高压交直流输电网模式;从2031年到2050年的远期阶段,将有望实现向多端高压直流输电网(超导或常规导体)模式转型。也就是说,随着近中期跨区电流规模的进一步增大,对送受端电网的资源配置能力和协同运行平台功能都将提出更高要求,其中直流输电面临的关键技术是受端(交流电网)接受直流大容量的安全问题,特别是无功冲击问题,未来则是柔性直流输电技术和直流电网问题。
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