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国内外交直流输电技术 几位国内外大咖都说了啥?

北极星输配电网  来源:北极星输配电网  作者:Ming  2018/6/29 15:06:35  我要投稿  

北极星输配电网讯:交流直流电项目在中国最近几年高速增长,大力推广。特别是直流输电技术备受关注。

据了解,目前国内外有100多个直流工程,近50%在中国;另外,还规划了50多个直流工程,70%将会建在中国。可以说,中国的特高压直流输电技术领先全世界。借此次第十四届IET交流直流电力传输国际会议(ACDC2018)第二次在中国举办之际,北极星电力网直击会议现场,报道几位重量级嘉宾的核心观点。

汤广福院士全球能源互联网研究院副院长

随着全球经济的快速发展,未来我们将更加鼓励使用清洁能源,这就要发展利用大规模可再生能源发电。但是,它们具有季节性和波动性,对于电网来说是一个大的挑战。而电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)具有很多优势。

以张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程为例,它是世界上首个具有网络特性的直流电网工程,也是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程。张北工程是汇集和输送大规模风电、光伏、储能等多种形态能源的柔性直流电网工程,据了解,张北县规划了20000MW的风电项目,工程系统电压±500kV,包括了张北、康保两个送端换流站,以及北京受端换流站和丰宁调节换流站共4个换流站,工程采用架空输电线路,线路全长约666千米。

由于架空线路故障率非常高,需要正确的配置来消除直流线路的故障。目前我们提出了半桥型MMC-HVDC输电系统控制来进行故障排除方案,那么带来的挑战就是需要一个保护技术和直流断路器技术应用。

中国的西部,华西和华北都是清洁能源非常丰富的地区,未来要有良好的规划并实现可再生能源的综合利用,目前中国政府鼓励类似张北柔线直流电网的项目。可以说,张北可再生柔性直流电网示范技术,包括张北的直流电网,同步电机等等都是正在探索的重要项目。

许树楷南方电网直流输电与电力电子技术研究所副所长

VSC-HVDC在中国的发展是非常快速的,南方电网在高功率和长距离传输项目也是很具有代表性的。

南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程,利用南澳岛风力资源的丰富性,有超过200台大风车在为南澳提供电力,在这个项目中使用了架空线、海底电缆。在建设过程中考虑了岩石丘陵地带的地形的测试需要使用阀门类型,而且要考虑到不同情况的故障,特别是DC故障出现的情况。在初期,进行了控制和保护测试,也进行了DC的故障测试,另外还有很多的VSC的模块进行试用,具有一定的可靠性。从2016年到现在运行来看,故障率很低,AC电压也更稳定。

另外,鲁西背靠背换流站扩建工程,是在原有一个1000MW柔性直流单元和1个1000MW常规直流单元的基础上再建设一个1000MW常规直流单元,有效缓解云南汛期弃水压力,提高西电东送输电容量。需要考虑高电压情况下出现的干扰情况,在这个项目的过程中VSC的电压达到了700kV,1000MW,对于云南和广西使用的是不同的IGBT进行了更好的融合。

在中国,南方电网是非常复杂的,截至目前,南方电网公司西电东送已经形成了“八条交流、十条直流”共18条,昆柳龙直流工程就是第十条直流工程。昆柳龙直流工程输电容量为云南送端800万千瓦,受端为广西300万千瓦、广东500万千瓦,创造了新纪录。工程采用多端技术,对于大规模电源送出实现受端多点分散接入、节约通道走廊、优化电网结构、提高受端电网的安全稳定水平具有重大示范作用。

Ram Adapa教授美国电力科学研究院

HVDC(高压直流输电)和FACTS(柔性交流输电系统)在未来智能中广泛应用。

智能电网涉及更多的是智能的发电、输电、配电,包括传感器和智能响应等等。它涉及了从发输电到终端用户,整个电力系统的发输变配用。目前我们已有48个案例针对HVDC和FACTS在智能电网中的应用研究,包括项目的目标、假设方法、结果和经验教训和未来的开展情况。

智能电网的核心要求就是安全可靠,目前来讲,随着光伏、风电、水电、核电等可再生能源的应用,给电网带来了一些挑战。而未来的美国,更加寻求的绿色能源发展。比如在加州,在2020年希望达到33%可再生能源的占比,这样的占比在未来还会不断上升。那这些目标的实现就需要相关技术作为支撑。

未来的智能电网包括减少能量系统的损耗和高效率高功率,还需要有一些高功率的器件,新的转化器,TOP结构,包括一些点到点或者是端到端的DC电线。现在世界各地有很多的HVDC高压直流输电工程,在未来直流电网还会应用到海上风电场的直流电网。

Christian Franck教授瑞士联邦大学

高压直流输电系统都需要绝缘和灭弧,此次介绍的是下一代高压气体绝缘开关所使用的气体。目前在高压系统来看,主要以SF6为主的绝缘气体,主要是从安全性来讲,然而随着气候变暖,SF6增温效果的CO2的23000倍,相当于全球每年8000吨的碳排放,且在大气会长期存在,污染环境。

总结来讲,目前有几个备选的气体,SF6绝缘性好,但是污染性严重;C3H2F4和其他的复合物,它们对气候没有影响,但是C5F10沸点高,挥发快使用时间短;所以需要进一步讨论要最好的气体混合,也是最好的一个灭弧能力,包括分解能力,以及在运行的过程中是否会分解污染气体,对于人员安全和环境安全有很大的影响。在考虑安全可靠运行的基础上,保障无污染、无毒性的实现。所以,寻找一种环保型气体绝缘是电网所需求的。

Ramon Blasco-Gimenez瓦伦西亚理工大学

在欧盟政治协议上提出,到2030年将可再生能源增加到整个能源结构的32%位置,意味着要实现超过50%的电力是要来自可再生的能源。目前,西班牙共有40%的电力是来自可再生能源,其中20%的电力是来自风力发电,还有20%是来自水电,到2020年我们会实现50%的电力是来自新能源。然而水电在欧洲是非有限的,所以风能和光伏发电将占据主要地位,在欧洲风能主要是来自海上的风力发电,到2030年风能的装机量包括海上的风机装机两和岸上的风能装机量将会翻倍。

通过项目研究和实践结果来看,风力发电机新的控制迟早会出现,出现的重要原因之一就是可以用非常少的额外的投资方式,增加额外的设备就可以实现;第二点就是在去年HVDC的规则,它实际上基于岛形自启动的系统,它能够保证HVDC,HAVC和不同的风能连接,所以制造商在两个三年就可以提供这样的产品和能力。另外一种可能就是二级管诊流器的方式,让它帮助控制减少HADC的短路,以及增加线路。

Dongil Lee教授首尔国立大学

韩国直流输电系统发展的情况,输电线有3.3万公里,配电线有4.5万公里,这电力系统有直流输电和交流输电。电压涵盖765kV到345kV。我们现在考虑500kV的高压直流输电线,将更多的电流输送到人更加密集的首尔。

未来希望能够把韩国和中国之间的便利系统联通起来,我们有2022的政府计划,比如说山东半岛,胶东半岛到韩国的西北,这是我们电力大网络,它是我们建成的超级的东北亚电力传输网络。未来,海底电缆的发展必将促进沿海各国之间电力传输系统的进一步发展。

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