广东汕头南澳岛上200多台耸立的大风车正迎风转动,南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程就坐落在风车脚下的青澳湾,这是南方电网公司全力推进的世界第一个多端柔性直流输电示范工程。25日下午,伴随着该工程总指挥的一声令下,南澳岛上青澳、金牛两个换流站与汕头澄海区的塑城换流站完成了三端投产启动。
据介绍,南方电网攻克了多端柔性直流输电控制保护这一世界难题,成为世界第一个完全掌握多端柔性直流输电成套设备设计、试验、调试和运行全系列核心技术的企业。落户广东汕头南澳岛的三端柔性直流输电工程设计容量为20万千瓦,直流电压等级±160千伏。
值得关注的是,南澳多端柔性直流输电工程所有核心设备均为国内首次研发,实现100%自主国产化,打破了国外的技术和价格垄断。根据初步估算,国产柔性直流输电设备的造价不到国外同类设备价格的二分之一,国际上价格约为4亿人民币/10万千瓦,按“十二五”期间投产300万千瓦计算,可以节约投资60亿元。
项目具体如何运作?负责的工程师许树楷形象地比喻道,像一个有着多个入口(电源接入端)与多个出口(负荷供电端)的水管,要保证水管水压稳定,则入水与出水流量要时时刻刻基本保持平衡。但由于入水量与出水量是各个端口依据各自情况而随时变化的,如何实时平衡这种变化难度极大。而当一个入水口或出水口堵塞了,其他入口、出口如何快速调整自身的入水、出水量,甚至是入水、出水方式之间发生切换,来维持整个系统的再平衡,技术含量就更高了。
“风能、太阳能发电等新能源接入电网的最大障碍就是其间歇性和不确定性,而柔性直流输电技术就像在电网接入了一个阀门和电源,可以有效地控制其上面通过的电能,隔离电网故障的扩散,而且还能根据电网需求,快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量,从而优化电网的潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。”该工程项目技术负责人饶宏解释说。
目前,世界各国充分认识到柔性直流输电在可再生能源和智能电网建设中的重要作用,柔性直流输电工程应用开始呈现快速增长。但全球已投运的柔性直流输电工程均为点对点两端系统,尚无多端柔性直流输电工程投入商业运行。
受接入技术条件限制,电网多年来一直无法承载大规模风电的接入。现有运行经验表明,交流系统电压波动是“弃风”的主要原因之一。
汕头(南澳)风力发电有限公司总工程师高斌说:“就好比一个小水池,倒一杯水可能也会溅起水花,更不要说一场大雨了。”柔性直流输电技术却有“化干戈为玉帛”的神功,被誉为“风电知音”,是国际上公认的风电场并网的最佳技术方案。
在广州、北京两地,一个由南方电网牵头组织,来自高校、研究机构、设计和制造企业,超过100人的产学研联合技术攻关团队悄无声息地组建。攻关团队每天工作超过15小时,历经无数次的论证、计算、试验,攻克了世界第一个多端柔性直流输电工程的“心脏”难题——控制保护系统,形成了包括多端柔性直流工程控制保护系统研究技术等10个“世界第一”。
柔性直流输电技术本身还具有较强的经济性,饶宏说:“较之常规直流输电,在容量为1万至100万千瓦的部分场合下,尤其是对于离岸较远的海上风电场内部互联来说,柔性直流输电技术可节约投资10%以上。”以2012年全国风电发电量1008亿千瓦时测算,该项目技术能增加风电发电量约50至100亿千瓦时。
中国工程院院士、清华大学教授韩英铎坦言,“中国在国际电力行业的发展从跟跑者向领跑者转变,这得益于改革开放的机遇,社会对电力的需求不断加大。无论我们的技术怎样发展,老百姓关心的是给他们带来实实在在的效益。”
