南方电网首席技术专家饶宏:在直流输电领域的“无人区”,把不可能变成可能

发布日期:2021-02-25· 能源高质量发展 路郑 蓝望

该工程是世界上第一次研究设计、建设特高压混合直流和特高压柔性直流输电技术。但是特高压柔性直流技术在世界上是没有其他国家提出过的。作为世界上首个特高压多端柔性直流工程。

“昆柳龙直流工程的投产,树立了我国直流输电工程技术发展史上又一重要里程碑。作为世界上首个特高压多端柔性直流工程,该工程引领柔性直流技术进入特高压时代。”南方电网公司首席技术专家,南网科研院党委书记、董事长饶宏说。

饶宏表示,这些技术创新正在变成标准,把技术通过标准固化下来,使它能够得到更好的推广和应用。这是南方电网公司科研人员勇于创新、勇于实践的结果,他们在直流输电技术领域的“无人区”奋力鏖战,从“无”到“有”,把不可能变成可能。

“我们实现了从0到1的原始创新”

“特高压、大容量、架空线、混合直流、多端,这五个关键词可以概况工程最大的技术创新点。”饶宏介绍,从2016年开始,项目团队依托国家重点研发计划——高压大容量柔性直流输电关键技术研究与工程示范应用开展联合攻关,历时五年,并结合工程的成套设计,从系统分析、参数选择再到设备规范、控制策略的论证提出,给出了一套完整的技术方案。这些前期的基础论证、科学研究是工程得以实现重要的基础。

饶宏表示,在特高压创新方面,该工程是世界上第一次研究设计、建设特高压混合直流和特高压柔性直流输电技术;在大容量创新方面,工程的柔性直流达到5000兆瓦,是世界上最大的;在架空线创新方面,在这个工程之前,柔性直流主要用电缆,这是第一次采用柔性直流架空线的输电方式;在混合直流创新方面,第一次在送端使用传统直流,在两个受端采用柔性直流,这种混合直流技术在世界上是第一次;在多端创新方面,这是世界上容量最大的多端直流输电工程。

这些技术创新,是否意味着我国在特高压送电领域已经实现了“领跑”?饶宏表示,工程投产意味着我国在特高压直流输电技术实现了“领跑”,这一点答案是肯定的。

“我们在超高压直流输电技术发展初期,经历了引进、消化、吸收的过程,到直流特高压800千伏的时候,我们已经实现了消化、吸收、再创新。但是特高压柔性直流技术在世界上是没有其他国家提出过的,这次是我们提出了一个新的发展方向,要把柔性直流电压等级提升到特高压,还有就是混合直流。一定程度上说,我们已经由之前的‘ 并跑’变成如今的‘ 领跑’,实现了‘从0到1’的原始创造。”饶宏说。

有了理论的支撑,技术会更科学

“我们不仅把技术设想变成了现实,在这个过程中还解决了很多关键科学和技术问题,科学问题的解决需要理论性创新,有了理论支撑,技术会更科学,决策会更有依据。”饶宏表示,在科研攻关过程中,我们给出了混合直流的定义、基本的电路图、运行特性曲线等,这些理论问题的解决,为工程建设打下了坚实的理论基础。

具体而言,饶宏介绍道:“我们还开展了一系列实验,从电磁暂态软件仿真到全景电网仿真系统进行全过程仿真模拟,还专门搭建物理实验平台,通过计算、仿真和试验结果的相互印证充分掌握了传统直流与柔性直流构建的混合直流基本特性和基本规律,检验了技术方案的可行性,验证了成套设计的正确性。最后通过系统调试,在实际电网运行条件下这些新技术得到充分检验。”

这些技术创新现在是否正在逐步变成标准?饶宏介绍:“我们提出了柔性直流工程成套设计的国家标准,还有柔性直流换流阀、柔性直流输电用的变压器的国家标准,我们把技术通过标准来固化下来,使它们能够得到更好的推广和应用。”

“在国际标准领域,我们已经做了两个重要工作。” 饶宏表示,具体来说,一个是在国际大电网组织,我们发起成立了混合直流输电技术工作组,这个工作组一提出就得到了来自10多个国家的专家的热烈响应。工作组将混合直流技术的研究成果和关键技术参数指标提供给世界各国参考。现在我们的工程建成了,把技术设想变成了工程实践,这个报告得到有力支撑,份量就更重了。

“另一个是,我们牵头申请了一项IEC(国际电工委员会)标准,提出包括柔性直流和混合直流在内的控制保护系统的实验要求,以实际电网背景条件对控制保护系统的动态性能和功能加以检验,推动将这种工作模式变成国际标准,获得了国际上同行专家们的认可。我们的技术和经验‘ 走出去’,就能够带动引领这个领域、这个行业的技术进步和发展。” 饶宏说。

柔性直流会成为未来直流发展的方向和趋势

针对柔性直流具有什么特点?饶宏认为,柔性直流具有许多技术特点,概括起来有两个方面的优势,一是提高可再生能源的并网能力,二是改善和提高电网的稳定特性。

“柔性直流会是未来直流发展的方向和趋势。此前这项技术多用于新能源并网,特别是海上发电,南方电网的一个重大贡献就是将柔性直流应用在大电网上,这将成为影响电网发展格局的关键技术。”饶宏表示。

据悉,柔性直流是电压源型直流,可以对新能源并网起到“稳压器”的作用,从而使可再生能源很平稳地并入电网,减小波动性。柔性直流的特点是不存在换相失败,电网发生故障时可以实现完全穿越而不闭锁,还可以给电网提供动态无功支撑,可以发挥柔性直流快速灵活调节的技术优势,对提高电网稳定性具有重要意义。

南方电网首席技术专家饶宏


穿越在南粤大地的乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程线路。 陈玉俊 摄


2020年3月24日,施工中的乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程线路广东段跨越清远北江。 李志杰杨惠平 陈海东 摄


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