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《中国电力报》:抢占柔直控制保护制高点

2014-07-23 信息来源:中国电力报

编 者按:如果说上海南汇柔性直流输电示范工程实现两端柔直控制保护是一项壮举,那么,6月27日投运的浙江舟山多端柔性直流输电工程,实现五端柔直控制保护 则是控制保护史上里程碑式的进展。它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设计、试验、建设、调试和运 行全系列核心技术,站在了世界控制保护技术的最前沿。


    备受业界瞩目,历时15个月,总投资42.1亿元的浙江舟山±200千伏多端柔性直流输电工程终于进入“服役期”。该工程也是世界上已投运的端数最多、电压等级最高、单端容量最大的多端柔性直流工程。

    伴随着工程投运,多端柔性直流输电工程的“心脏”难题——控制保护也逐渐揭开了其神秘面纱。那么,经过大型示范工程的应用,控制保护究竟研发到何种程度?有何先进性?今后推广的趋势如何……带着这些疑问,《中国电力报》记者采访了控制保护行业内的专家。


    掀起多端柔直控制保护神秘面纱

      柔性直流输电是一种新型输电技术,可以快速独立地调节有功功率和无功功率,控制公共连接点的交流电压,潮流反转方便灵活,可以为无源系统供电。柔性直流输 电的特点是控制灵活、智能化程度高,在提高电力系统稳定性、改善电能质量等方面都具有较强的技术优势,环保性好、占地面积小。它可以广泛应用于可再生能源 并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等领域。

    柔性直流输电凭借自身的技术特点,可以有效解决当前交流电网中存在诸多问题。而控制保护对柔性直流输电工程的性能、安全和稳定性起着至关重要的作用,是保证系统运行的关键,技术复杂性远高于传统的直流输电系统控制保护。

      那么,柔性直流输电系统控制保护与传统直流输电系统控制保护有怎样的不同,南瑞继保电气有限公司的田杰博士为《中国电力报》记者作出了解答:“传统的直流 输电换流阀采用晶闸管器件直接串联,要求控制系统实现晶闸管开通控制,由于晶闸管器件直接串联,所有器件同时控制开通。而柔性直流输电控制比传统直流输电 复杂得多,以舟山工程为例,一个换流站有1260个功率模块,这些模块都需要逐一地控制,以实现整个换流站的功率转换。需要满足协调控制、电压均衡控制, 环流抑制等特殊要求。”目前,我国柔性直流输电控制保护系统投入实际应用的有上海南汇、南澳工程和舟山示范工程。而此次投运的舟山多端直流输电示范工程实 现了五端应用,较两端控制保护难度大大提升。

    与此前上海南汇的两端柔性直流输电相比,舟山五端柔性直流输电在国际上尚属首例。舟山工程包括五个换流站的控制保护,需要实现多端协调控制和保护功能,实现多电源供电和多落点受电,较为复杂。

    此外,舟山电网是复杂的交直流混联电网,岛上的交流电网相对较弱,更要考虑稳定性。岛上风电接入、冲击负荷对原来的电网有较大冲击。因此控制保护要充分考虑新能源的接入、弱电网、交直流混合运行等要求。


    未来十年迎来快速发展

    业内人士表示,柔性直流输电是高压直流输电领域的“新生代”,能够友好适应风电功率的剧烈波动,提供稳定可靠的电力供应,实现清洁能源的全额消纳。之前,柔性直流的关键技术仅被少数发达国家掌握,在控制保护方面,能够借鉴的经验很少。

    “国际上在柔性直流输电控制保护生产厂家主要有ABB、西门子、阿尔斯通等企业。

    虽然这些企业对该技术的研究早于国内企业,但是对于这项技术,目前国内企业与国外企业基本处于同一起跑线。”田杰表示。

    此前,ABB公司最早将柔性直流输电技术应用到商业工程。2010年底,西门子的首个柔性直流输电工程在美国投运。

    2011年5月,上海南汇柔性直流示范工程挂网运行。可以看出,从时间上,我国与国外公司几乎齐头并进。但是在多端柔性直流输电工程以及控制保护方面,我国走在了世界前列。

    目前,我国已经有南瑞继保等少数企业具备柔性直流控制保护的生产能力。南瑞继保为舟山工程提供了全套的五端控制保护设备和定海、岱山、衢山三站的换流阀以及电子式互感器。

      因为没有可借鉴的经验,国内企业也是摸着石头过河。田杰透露:“多端柔性直流控制保护从控制保护平台和硬件设计方面必须满足应用要求。要在控制保护策略方 面进行反复研究,并建立仿真平台对控制保护系统进行验证。舟山工程,我们开发了仿真系统,进行了仿真验证,对控制保护进行了500多项试验。”对于未来柔 性直流输电控制保护系统的发展前景,田杰表示,常规的直流输电是上世纪50年代就提出了,但是真正的大规模应用是等到晶闸管技术成熟之后,取得了快速的发 展。柔性直流输电作为新的技术,比传统直流输电有很多优势,能够实现多电源供电、多落点受电,提供一种更为灵活、可靠的输电方式,在风电等新能源并网、向 远距离负荷供电、构筑城市直流配电网等领域具有广阔的应用前景。柔性直流控制保护技术的突破,将促进柔性直流输电在今后十年快速发展。就如同传统直流输 电,在技术突破后会有快速发展。(2014年7月17日中国电力报记者:秦虹)