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柔性直流电缆前景看好

当前化石能源逐渐枯竭,环境问题愈发严重,众多因素促发之下,能源转型成为国际热议话题。开发利用清洁能源成为共识,靠近用户端的分布式能源渐成燎原之势,全球能源互联网建设迫在眉睫,所有这些都需要更远输送距离、更高性能、更灵活可控制的电力传输手段,因此拥有超高电压等级、超大容量的柔性直流输电技术备受青睐。

柔性直流输电成未来电网发展方向

柔性直流输电技术是20世纪90年代发展起来的一种新型直流输电技术,它应用先进的电力电子技术为电网提供灵活的控制手段,将半控型电力电子器件升级为全控型电力电子器件,响应速度快、可控性好、运行方式灵活。

随着1997年第一个柔性直流输电工程的出现,世界范围内关于柔性直流输电的研究一直处于十分活跃的状态。国内关于柔性直流输电技术的研究虽然开始的比较晚,但发展迅猛。

2011年,上海市电力公司建设的上海南汇风电场柔性直流输电工程投运,这是亚洲首个具有自主知识产权的柔直工程,直流电压±30千伏,换流站容量18兆瓦。

2013年,广东南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程投运,该工程攻克了多端柔性直流输电控制保护这一世界难题,使我国在世界上率先掌握了多端柔性直流输电成套设计、建设、调试和运行全系列核心技术,站在了世界输电技术的最前沿。

2014年,国家电网公司在浙江舟山建设了世界首个五端柔性直流输电工程,采用±200千伏直流电压,分别在定海、岱山、衢山、洋山、泗礁建设一座换流站,实现多个海上风电场同时接入和电力输送。

2015年,世界首个双极柔性直流输电工程——厦门±320千伏柔性直流输电科技示范工程正式投运,标志着我国全面掌握了高压大容量柔性直流输电关键技术和工程成套能力,实现了柔性直流输电技术领域的国际引领。该工程在浙江舟山±200千伏柔性直流工程的应用基础上,将电压等级首次提升至±320千伏,从伪双极提升至真双极接线。

从上海南汇风电场到广东汕头南澳岛,从浙江舟山五端柔直再到厦门320千伏双极柔直,标志着我国全面掌握了高压大容量柔性直流输电关键技术和工程成套能力,我国柔性直流输电正在快速向高电压、大容量、多端、双极等多个研究方向开展实践和探索,柔性直流输电技术逐渐成为未来电网形态重要的发展方向。

我国超高压直流电缆技术跻身全球第一阵营

我国柔性直流输电技术建设已进入快速发展阶段,与此同时,可关断器件、直流电缆制造水平也迈上了新台阶。

近年来,我国超、特高压技术不断走出国门并在国际市场获得认可,与此同时,超、特高压关键设备制造技术还掌握在国外巨头手中,尤其是直流输电技术的连接技术,我国迫切需要突破直流电缆技术发展瓶颈。

柔性直流电缆前景分析

柔性直流输电系统可以快速跟踪交直流电网各类参数的变化并根据指定的控制策略迅速做出相应调整。这种调整不仅迅速,而且平滑,对系统的影响较小。

与传统直流输电相比,柔性直流输电的优势主要体现在孤岛供电、有功功率与无功功率控制等方面。如在孤岛供电中,常规直流输电是点对点单向输电,不能实现双向互通,因此不能向没有电源点的电网送电;采用柔直输电技术,可实现电能灵活双向调配,直接向无电源电网供电。在有功和无功控制方面,可以对有功和无功功率进行独立控制,不再需要配置容量巨大的无功补偿装置,运行方式更加灵活,系统可控性获得了极大的提升。

与交流输电相比,柔性直流输电的优势主要体现在长距离输电、新能源消纳、成本控制等方面。如在长距离电缆输电中,交流电缆越长,电能损耗越高,输送的有效电能越少,而柔性直流输电即使到末端,其电能都是恒定的。更为重要的是,柔性直流输电可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,到达多个城市的负荷中心,这为新能源并网、大城市供电等领域提供了一种有效的解决方案。

鉴于柔性直流输电技术特点,由其构成的系统可广泛应用于可再生能源接入、孤岛供电、城市供电、能源互联、分布式等领域。随着新能源的快速发展,全球对柔性直流输电技术呈现出强劲的市场需求。

可再生能源接入

                 

未来风电、光伏等清洁能源占比将会逐渐提高,采用柔性直流输电技术来进行风电、太阳能等功率输出波动较大的可再生能源接入,可以缓解由可再生能源输出功率波动引起的电压波动,改善电能质量。当交流系统发生短路故障时,柔性直流输电系统能够有效地隔离故障,保证风电场的稳定运行。

海上风电

拿国内海上风电市场来说,《风电发展“十三五”规划》明确指出,到2020年,风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上,其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上,而2016年我国海上风电装机容量仅仅增加了59万千瓦,这预示着“十三五”期间,海上风电拥有很大市场。国际市场来看,欧洲多岛国,欧洲电网的海上风电需求大,且欧洲风电机组较大,因此,海上风电场输出电力时,就需要更高电压等级、更大容量的电缆。据CIGRE测算,在距离大陆60km以上的海上风电场,柔性直流输电系统是唯一技术上可实现、经济上可接受的解决方案。

全球能源互联网

建全球能源互联网,实施清洁替代和电能替代,提高电气化水平,让化石能源回归原材料属性,是解决当前世界能源资源紧张、环境污染、气候变化等问题的根本途径。目前构建全球能源互联网的技术条件已经具备,我国特高压交直流技术趋于成熟,尤其是全球能源互联网需要远距离输电,因此,发展超、特高压直流输电技术是解决远距离大容量电能输送问题的有效手段。

 


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