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“十二五”柔性直流输电应用预计大量增加

2010/12/20/11:57

    【导读:随着中国柔性直流输电技术研究及设备制造瓶颈全部被突破,“十二五”期间,柔性直流输电的应用预计将大大增加。】  

11月29日,中国电力科学研究院研制的我国首套柔性直流关键设备,通过上海市电力公司组织的出厂试验验收,即将运往上海南汇风电场柔性直流输电示范工程现场。在新能源发展日益加快的背景下,柔性直流输电前景广阔。

中国电科院的贺之渊博士拿着一张图表,准备向笔者介绍柔性直流输电。

  奇怪的是,这张图表似乎与柔性直流输电无关。图表上画着中国地图,地图上的江苏、甘肃等地标为蓝色,写着“风电场”;浙江、福建等地标为紫色,写着“海岛供电”;上海、大连等地标为橙色,写着“城市供电”。

  这些都是柔性直流输电能够做的事情,贺之渊说。随着中国柔性直流输电技术研究及设备制造瓶颈全部被突破,“十二五”期间,柔性直流输电的应用预计将大大增加。

  发展新能源 需要柔性直流输电

  对于国内所有研究柔性直流输电技术的人来说,12月是令人兴奋的一个月。一个原因是,上海南汇风电场柔性直流输电示范工程建设接近尾声,意味着拥有自主知识产权的技术和设备即将成功应用;另一个原因,也是更为重要的原因是,“十二五”新能源的大发展,将带“火”柔性直流输电。

  此前不久,国家明确了七大战略性新兴产业,其中包括新能源。这标志着在“十二五”期间,风电、太阳能光伏发电等新能源产业的发展,将获得更多财税金融等政策性支持,迎来加速发展的契机。

  以风电为例。10月13日发布的《中国风电发展报告2010》显示,2009年全国新增风电装机容量1380万千瓦,全球排名第一,累计装机容量世界第二;2010年,全球每3台新安装的风电机组,就有一台在中国;未来几年,我国风电仍有可能以每年1000万千瓦以上的新增装机速度发展,并于2015年达到9000万~1亿千瓦。

  但是,新能源发电往往表现出不稳定性、分散性、小型化、远离负荷中心等特点,使得采用一般输电技术联网极不经济。据中国电科院副总工程师、直流输电专家汤广福介绍,制约新能源发展的瓶颈主要是并网问题,风能、太阳能发电明显的间歇性和不确定性,容易引发谐波污染、电压闪变等,导致电能质量低,无法保证电网安全。

  国家能源局的一位官员表示,国家将在“十二五”期间重点解决大型风电基地等可再生能源基地并网瓶颈问题。

  为解决新能源并网问题,世界各国进行了多种尝试。汤广福表示,现在看来,柔性直流输电是保证新能源接入的最好方式之一,甚至在很多场合下是唯一选择。

  已有成功经验证明这一点。1999年6月,瑞典哥特兰岛柔性直流输电工程投入运行。该系统将纳斯风电场的电能送到维斯比市。工程运行经验表明,柔性直流输电与交流输电并联运行很好地解决了三大问题:减弱了功率变化对交流电网造成的压力,使交流电网更易于监测;减少了电压变化对敏感负荷的影响,随着风电功率的增加,电压质量得到明显改善;实现了灵活快速地控制潮流,减少线路损耗,有助于实现调度自动化。

柔性直流输电应用图示。在这个设想中的典型区域,柔性直流输电广泛应用于城市供电、风电并网、海上钻井平台供电等领域。

  柔性直流输电 能做什么

  为什么柔性直流输电能够解决新能源并网问题?

  贺之渊认为,原因是其可控性较好、运行方式灵活,能够减少系统短路容量,提高电能质量。使用柔性直流输电技术,就仿佛在输送线路中增加了一个“等效电容”,可以在一定程度上确保功率的稳定输送。

  贺之渊说:“设想有一条大河,自然状态下,水流的流量只受最初的地理环境影响;如果在河道上建了一个水库,人们就可以随意控制下游水流的流量了。柔性直流输电技术相较普通的直流输电技术,就好像在河道上建立了一个水库,使人们更自由地控制输电线路的电流大小和输送状态。”

  柔性直流输电最突出的技术特点是采用了全控型的电力电子器件IGBT。与采用晶闸管的传统直流输电不同,柔性直流输电的系统反应速度快、可控性较好、运行方式灵活。

  与常规交、直流输电相比,柔性直流输电能极大地减少系统短路,还能向无源电网供电,是解决大面积区域停电、实现远距离孤立送电(如海上采油平台和海上岛屿等)的有效途径。2003年,美国东北部地区发生大停电事故,电网采用的柔性直流输电系统提供了必要的电压和频率支持,帮助电网系统快速恢复了供电。

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