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特高压柔性直流输电在新型电力系统建设中面临的机遇和挑战

信息来源:南方电网报  发布时间2021-12-21

  南方电网公司于2021年5月发布了《南方电网公司建设新型电力系统行动方案(2021-2030年)》白皮书,推动建设新型电力系统工作落实落地,构建新型电力系统,在实现碳达峰、碳中和目标过程中确保电网安全和电力可靠供应,促进公司高质量发展。

  新型电力系统的显著特征是新能源在电源结构中占据主导地位。电网处于新型电力系统泛在互联、智能互动的核心环节,也是电力系统智能化和能源互联网的核心。目前,南方电网已形成拥有八条交流、十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。南方电网已拥有自主化的大容量特高压多端柔性直流输电技术,在大型交直流电网规划、建设和运行技术的实践方面处于领先地位。新型电力系统的建设将为特高压柔性直流输电的发展和应用带来新的机遇和挑战。

  特高压柔性直流输电技术支撑大规模新能源集中开发与跨省区高效优化配置

  绿色高效、柔性开放和数字赋能是新型电力系统的显著特征,电网消纳高比例新能源的核心枢纽作用将更加显著。白皮书提出建设“合理分区、柔性互联、安全可控、开放互济”的坚强可靠主网架,研究适应高比例新能源接入的同步电网规模,适时通过柔性直流互联技术构建2到4分区电网,提升系统的安全稳定水平和分区间电力交换能力。特高压柔性直流输电技术将促进大电网柔性互联,促进资源互济共享能力进一步提升,“跨省区主干电网+中小型区域电网+配网及微网”的柔性互联形态和数字化调控技术将使电网更加灵活可控,协同助力数字电网成为承载新型电力系统的最佳形态,促进南方区域主网架加快向安全、可靠、绿色、高效、智能的现代化大电网发展,并在优化能源资源配置、保障新能源充分消纳、推动构建多元能源供给体系等方面发挥更加重要的作用。

  特高压柔性直流输电技术推动传统电网向现代化电网形态衍变

  近年来,全球输变电技术快速发展,超高海拔输电技术、柔性直流架空输电故障清除技术、新型直流接地技术逐步进入工程化应用阶段,碳纤维复合芯导线、无人机运维方式等应用于特高压输电工程,特高压直流换流阀投入应用,国内外漂浮式海上风电技术规模化应用加快,大规模复杂混联电网仿真技术取得突破。技术创新作为电网现代化的主要驱动力,大容量柔直、多端直流等先进直流输电技术得到推广应用,未来将持续推动电网物理基础设施升级,同步促进新一代数字信息技术与电网基础设施融合创新。全面感知的数字电网技术推动源网荷储各环节深度融合,展现出现代化电网的显著特征,有力推动传统电网向现代化电网形态衍变。

  特高压柔性直流输电技术助推电网公司的价值链整合和服务转型

  在现代电网整体业务布局下,特高压柔性直流输电技术将有助于巩固电网直流建设、运维主体地位,推动实现直流资源整合,建立协同高效的直流建设、运维体系。在建设特高压直流工程的同时,直流建设管理、运行管理优势将向产业价值链延伸,整合上下游资源,在供给与需求、技术与市场整合中培育新动能、新业态。另外,基于主网架优化配置清洁能源资源的基础优势,以及跨省(区)电网技术密集等特点,通过特高压柔直电网构建与利益相关方的多层次、多样化科技创新与开放合作平台,实现业务和服务增值,提升能源生态整体价值。

  新能源具有随机性、波动性、间歇性特点,系统调节资源需求大,且新能源大规模并网后系统呈现高度电力电子化特征,也对直流输电技术带来了新的挑战。随着新能源的大规模开发,输电网中电力电子设备越来越多,导致大量谐波注入输电网,主网谐波谐振风险开始凸显。近年来,南方电网已发生多起谐波及谐振事件,严重影响主网架的安全稳定运行。2021年3月16日,南方电网公司印发了《南方电网公司加强国家战略科技力量建设的实施意见》,重点推进高比例新能源和高比例电力电子装备接入电网的稳定运行控制、超远距离跨区域大容量特高压直流输电等研究。同时,成立了交直流串并联复杂大电网规划与运行科研团队,开展新型电力系统电网分析与优化、电网安全稳定运行与控制技术研究,“双高”电力系统稳定性建模、分析与控制研究,新能源接入换流器的振荡规律与控制理论研究,特高压换流站近区谐波超标风险及交流系统网架特性变化预测研究等。

  面对构建新型电力系统带来的挑战,南方电网公司将整合优势资源,基于特高压柔性直流电网建设,加大关键技术的集中攻关、试验示范、推广应用,加快数字化和智能化转型,全力服务好“碳达峰、碳中和”目标,加快形成绿色生产方式,全面彰显主网架减碳枢纽和功能平台作用,提高新能源消纳能力,提升输电通道利用水平。

  (作者韦晓星 为超高压公司检修试验中心高电压技术部过电压研究组副组长)

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