特高压骨干网架在南方电网的昨天、今天、明天

高压一次设备我们要自主化，更核心的控制保护我们也要自主化。2008年，天广直流控制系统开始国产化改造，应用国产化的南瑞控制保护系统，对天广直流进行了全面改造，改造后的天广直流，撤去了模拟操作盘等之前还被我们当成宝物的西门子上世纪技术，换之以全新的数字化监控平台。天广直流控制保护系统国产化改造后，天广直流运行稳定化，以前甚至一年跳闸上十次，改造后降到了1-3次的稳定水平。天广直流的能量可用率也直创新高，标志着中国直流输电运维朝着平稳方向迈进。

500千伏的超高压直流，南方电网在高压一次设备和二次的控制保护方面都进行了大规模国产化，并取得了巨大成效，中国人终于可以自行建设超高压直流了，这改变了以往工程受制于人、运维请外方专家的困境。但电力行业者并不满足于这一情形，500千伏直流刚掌握下来，南方电网就冲着更高电压等级迈进，2008年，云广特高压直流示范性工程开工，这是世界第一条±800千伏特高压直流，电压等级刷新世界记录，是电力工业史上的巅峰。2009年底，云广特高压单极投产，2010年全面投产，额定输送能力达到5000兆瓦。然而，云广特高压的控制保护系统仍然是以西门子技术为核心的中外合资平台，监控电脑报文和界面仍然是全英文。撇开这不说，投运六年来，云广特高压平均每年输送澜沧江中游水电近250亿度，相当于每年为广东减少燃煤排放800万吨，极大缓解了当时广州和东莞地区电力紧缺的局面。

首条特高压建成后，南网继续前行。2014年6月，世界上容量最大的500千伏直流输电系统，也是世界上第一条同塔双回直流，溪洛渡右岸电站送电广东直流输电系统（简称“溪洛渡直流”）全面投运，这个500千伏直流项目，在贵广II回直流70%国产化的基础上，进一步取得了国产自主化接近100%的成绩。溪洛渡直流建成后，每年云南送到广州的清洁水电突破500亿度，占据全市用电的八成，为广州的碧水蓝天、消减雾霾做出了巨大贡献，近年来广州蓝天日数持续增加，空气质量已位居五大国家中心城市之首。南网骨干网架输送的云贵清洁电力，为广东节能减排做出了不可磨灭的重要贡献。

500千伏直流已然实现100%国产化目标，800千伏特高压直流也在持续发力。2015年，南网第二条800千伏直流——云南普洱至广东江门特高压直流全面投运，普侨直流在高压设备上也基本实现了国产化。2016年初，南网第三条800千伏直流——云南大理至广东深圳特高压直流（800千伏新东直流）全面开工，这条特高压将实现控制保护系统的国产化，以期实现800千伏直流的全面国产化，工程预计2018年全面投产，800千伏新东直流建成后，深圳每年将直接享用澜沧江上游的200亿度清洁水电风电，东方换流站也将成为深圳市第一座特高压变电站。

当前，世界直流输电技术正由传统的晶闸管触发常规换流技术向全控型器件的柔性换流技术转变，柔性直流蓬勃兴起，欧洲正在建设多条柔性直流项目，最大输送容量是西班牙和法国联网项目，容量已经达到了2000兆瓦，南网也在全力跟进，争取在柔性直流领域继续取得优势。2016年8月，世界第一个柔性直流背靠背换流单元已经在云南异步联网成功应用，云南异步联网是两个1000兆瓦的常规换流单元和一个1000兆瓦柔性换流单元并联。

西电东送规模越来越大，面临了一系列重大问题，其中一个是，输送容量巨大的直流在跳闸后，如何避免造成电网稳定破坏，并使得损失的功率自发转移送出去。像800千伏这样的大容量直流满功率运行时一旦跳闸，具有冲垮整个南方电网的巨大风险，为此南网在云南和广西之间建了直流背靠背换流站，实现了有多条直流送出的云南网与南网主网架的异步联网，相当于在西电东送通道上装了一个安全阀，云南外送的直流跳闸后，无法直接冲击我南网主网架。云南异步联网的同时，南网还首次利用了直流协调控制，云南外送的某条直流跳闸后，云南电网瞬时积蓄大量本该外送的电力，此时云南网频率就会升高，其余直流自动检测云南网频率的波动，并自动响应瞬时提升功率，这样实现了直流跳闸时部分或者全部的损失功率瞬时转移到其他直流送出的功能。这种异步联网下多直流相互支援还是世界首次应用，保证了任一直流单极跳闸时电网无需采取任何措施即可安然无恙，极大提高了南网主网架电力传输的稳定性

西电东送主网架还面临了第二个问题，晶闸管换流的常规直流终端站存在换相失败的困扰，特别是多直流终端落点珠三角，一旦珠三角的主网发生短路故障没及时被切除，将可导致多回直流同时换相失败甚至闭锁，不利于受端电网稳定。因此，南网正在全力推进常规直流终端站改造为柔性换流单元的换流站，预计十四五期间，南网将产生世界上第一个500千伏柔性换流单元的换流站、第一个800千伏柔性换流单元的换流站，并依托白鹤滩外送出现800千伏三端特高压直流。柔性换流站不仅没有换相失败的困扰，而且还是受端电网的电压稳定枢纽，一旦广东电网内部严重故障导致电压波动跌落，有必要时柔性换流站可以自动切换象限运行，瞬时提供大量无功支撑，稳住受端电网电压。柔性直流将是智能电网的巅峰，其控制保护技术代表了电网智能化的又一高峰，在骨干网架上应用，它可增强电网的电压稳定性、避免换相失败困扰，还广泛应用于海上风电回送大陆。

值得一提的是，直流在南网骨干网架的大量应用，对限制电网短路容量也起到了关键作用。云南贵州的电力如果使用交流线路送到广东，将进一步增大南网各地尤其是广东的短路容量，大量电力传输使用直流输电，避免了电网短路容量的增大。而且背靠背换流在云南与南网主网，在广东东片区和西片区的隔离应用，更是降低了短路容量，使得电网更为安全可控。

目前，南方电网已经形成“九直八交”骨干网架，形成了金沙江中游、下游，澜沧江中游、下游，珠江上游，贵州西部坑口火电集中向广东广西送电的格局，西电东送最高安全受电容量达到了3600万千瓦，相当于全网最高统调负荷的1/4。西电东送极大推动了南方电网网架技术的更新，不仅促使南网全面掌握了500千伏、800千伏直流等世界电力前沿项目的建设和运维技术，也促成了南网掌握了世界上领先的驾驭复杂大电网技术和能力。南网骨干网架已经是集成了500千伏常规直流、同塔双回直流、800千伏特高压直流、背靠背直流和柔性换流的交直流混联的区域大电网，是一张坚强、智能、绿色、高效的世界领先的大电网。预计到2025年，南网骨干网架西电东送受端电力将继续增长到5200万千瓦，年输入两广的清洁电力超过2350亿度，取代燃煤消耗7500万吨，为大气污染防治治理继续贡献力量。

预计到2022年，云南澜沧江、金沙江水电基本开发完毕，怒江水电开发将以满足云南本省需求为主，云南贵州的西电东送将停止增长。而滇缅交界附近的伊江，在一带一路和中缅加强电力能源合作的背景下，有望承担起西电东送接力棒的作用，预期可增加两条特高压直流落点两广。远期，可开发水电资源高达7000万千瓦的藏东南更是未来增加非化石能源比例的希望所在，届时将使用±1100千伏甚至更高电压等级的直流输送藏东南电力，直流输电和骨干网架的发展有望跃上新台阶。

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