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8月27日,江苏省南京市用电需求依然居高不下。好在南京电网的安全稳定运行有充足保障——南京铁北220千伏变电站统一潮流控制器(以下简称UPFC),已为它稳定“护航”991天。
从备受瞩目地登上世界电力科技之巅,到默默无闻时刻精准调节电网潮流,南京UPFC在过去近1000天中,始终稳定“在线”。它对电网潮流控制起到什么作用?对相关行业发展有什么影响?记者对此进行了采访。
(来源:中国能源报 作者:吕银玲)
给电网装上“红绿灯”
“对城市电网中电能的流量、流向进行灵活控制,一直是世界性难题。”江苏省电力公司副总经理、南京供电公司总经理陈刚表示,“‘统一潮流控制器’工程投运后,可以通过‘红绿灯’式的智能调节,控制电流的流向和流量,让电流高效流动,减少损耗,实现运行更经济。”
作为南京的负荷中心,220千伏西环网用电负荷占全市近三分之一。2013年,西环网最高负荷同比增长15.4%,增加30.9万千瓦,致使线路负荷加重,出现“拥堵”现象,其北部输电通道负载率超过81.3%。
“大城市的电力线路就和地面道路一样,形象地说就是有的线路‘吃不饱’,有的线路‘快撑爆’。”南京供电公司副总经理沈培锋解释道,“传统解决输电通道‘拥堵’问题的办法是更换大导线或新建线路。对南京西环网而言,前者需要停电,显然不行。而后者也是行不通的,假如增加一条空中输电线,需投资10亿元以上,但即使有钱,新线路在本就拥挤不堪的城市中也‘无处立足’。建地下输电管廊则更困难,不仅投资巨大,而且耗时长。”
在此背景下,2014年,国家电网公司将UPFC工程确立为重大科技示范工程,次年6月全面开工建设,投资2.2亿元。在保持南京现有网架结构不变、不新建输电通道的前提下,通过UPFC工程解决西环网潮流分布不均、供电能力不足等痼疾。
2015年12月11日,国家电网重大科技示范工程、江苏南京220千伏西环网UPFC工程投运。这是我国首个自主知识产权的UPFC工程,也是国际上首个使用模块化多电平换流(MMC)技术的UPFC工程。它由我国自主研发、设计、建设,标志着我国在柔性交流输电领域已走在世界前列。
提升供电能力30%
“UPFC工程利用的是欧姆定律。”国网江苏电科院总工李群告诉记者,“电力导线存在电阻,电阻阻碍的是电流,就如同道路不平则车速慢一样。想要使通过的电流增多,就必须增大电压。”
据了解,通过UPFC,可以在220千伏线路上施加最大不超过26.5千伏的电压,并确保稳定在上下10%的安全波动范围内。电压越大,通过电流越多,输送的电功率就越大。在“四两拨千斤”的“神功”下,这套本身只有180兆瓦容量的UPFC装置,竟可撬动500至600兆瓦的有功潮流。
在迎峰度夏、度冬等关键时期,该装置有效避免了核心线路越限及拉闸限电损失,解决了投运初期西环网“北紧南松”及中、远期“南紧北松”的潮流失衡问题,使得西环网潮流分布得更加均衡,大大增强了南京电网总体安全稳定供电能力。
2016年8月2日,华能南京电厂并网220千伏晓华线雷击故障跳闸,造成华能南京电厂1台30万千瓦的机组失电,减少出力24万千瓦。UPFC自动保护闭锁,北通道潮流从50万千瓦降到27万千瓦,避免了故障大电流穿越线路造成的线路过负荷和设备损坏。
2017年7月27日,南京电网用电负荷达1129.28万千瓦,创历史新高,同时造成了局部地区供电紧张。根据调度指令,南京供电公司通过UPFC将南京220千伏西环网北通道潮流由25万千瓦升至45万千瓦,避免了南通道的过负荷,全市供电平稳。
经科学测算,UPFC提升了南京西环网供电能力30%,约60万千瓦,年增供电量约25亿千瓦时,可替代一条投资10亿元以上的220千伏线路,实现节约土地360亩。
确立标准,立范未来
南京220千伏UPFC近1000天的实际运行,为江苏省积累了宝贵的运维经验,也令南京UPFC的管理规范成为了行业标准。
中国电机工程学会组织鉴定认为,该工程“成果整体达到国际领先水平”。全省共出版相关中文专著3部、英文专著1部。项目形成国网企业标准10项,获批成立IEC、IEEE标准工作组,主导编制UPFC系列国际标准4项。IEEE输配电委员会主席Daniel也对此给予高度评价:“为电网提高潮流控制能力提供了重要实践参考”“可促进新一代UPFC技术的国际化推广应用”。
据了解,南京UPFC工程的成果也对国家电网公司日后UPFC工程建设及运维起到了重要指导作用。2017年12月,江苏南部电网500千伏UPFC重大示范工程投运,就从中得到不少借鉴。
南京UPFC工程负责人刘泳告诉记者:“苏州UPFC工程的主接线图、后台界面、部分控保程序等都受到南京UPFC工程的影响,此外,运行规程,设备编号等也有所借鉴。苏州运行检修人员还分批次到南京驻站跟班学习运行管理经验。”不同的是,苏州的UPFC电压等级更高,而南京的功能更全面。“比如转换刀闸区就是南京UPFC独有的,因为有了它,南京的三套换流器可以互为备用,任意一台换流器都可以接在并联侧,也都可以接在串联侧。”
“UPFC的投运为公司提供了优秀的电网发展和人才培养平台。”陈刚表示,“凭借这样的平台,我们更有责任和动力不断推进科技创新,精益求精。”
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