能源互联网“以柔克刚”前景可期

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2024-01-28

北极星输配电网讯:2015年12月17日，一则厦门“岛内用上‘柔性电’”的报道被广泛传播，除当地媒体外，一些主流媒体都从百姓民生、经济发展等角度对此进行了解读。

对于能源行业而言，福建厦门±320千伏柔性直流输电科技示范工程(以下简称“厦门柔直工程”)投运的意义更为深远。作为世界上首个采用真双极接线、额定电压和输送容量双双达到国际之最的柔性直流输电工程，它不仅标志着中国在柔性直流输电领域再一次取得国际领先，更是为全球能源互联网的构建提供了先行实践。
一位电力专家兴奋之余，在微信朋友圈大发感慨：“特高压直流像大飞机，容量大、效率高、距离远;柔性直流像直升机，灵活、便捷。”
清洁能源并网新利器
当前，开发利用清洁能源已经成为全球性共识，但是大规模清洁能源并网依然是一个世界性挑战，是清洁能源快速发展的刚性制约因素之一。柔性直流输电恰恰可以依靠自身的灵活可控性，促成清洁能源在更大范围内高效汇集、灵活传递及分散消纳，因此成为了攻克清洁能源并网难问题的关键性技术，堪称可以“以柔克刚”。
柔性直流输电技术是一种新型直流输电技术，它将半控型电力电子器件升级为全控型电力电子器件，不仅具备输送容量大、功率损耗小、可以实现非同步电网联络等常规直流输电技术的所有优点，还让直流输电的适应能力上了一个新台阶。
“如果将输电线路比作水管，柔性输电技术就相当于在水管中安装了一个灵活可控的水泵，能够精准地控制水流的方向、速度和流量。”厦门柔直工程调试副总指挥邓超平博士形象地描述到。它可以对有功和无功功率进行独立控制，不再需要配置容量巨大的无功补偿装置，运行方式更加灵活，系统可控性也获得了极大的提升。
国网能源研究院教授级高工冯庆东对本刊记者表示，柔性直流输电在清洁能源并网、向弱交流系统甚至无源系统送电、大型城市地下供电等领域具有广阔的应用前景。尤其是在清洁能源并网方面，柔性直流输电技术目前已经支持多直流馈入，可以灵活地将多个站点的风电、太阳能、小水电等接入输电走廊，这让它与清洁能源并网的适配性进一步增强。
孤岛联网新选择
厦门是一座国际性海岛城市，岛内缺乏电厂厂址资源，所有电力负荷均由岛外电网送入。随着厦门岛负荷的持续增长，预计到2016年，此前已有的进岛线路将无法满足岛内供电需求，所以急需开辟新的电力输送通道。厦门岛电网属于孤岛电网，此前一直采用交流输电。柔性直流输电技术的逐渐成熟为厦门岛供电提供了新选择。而且，厦门柔直工程的建设和投运，也可以为解决海岛供电难题提供一个示范样本。
工程投运后，可以有效增强厦门地区电网网架结构，消除厦门岛作为无源电网的劣势，不仅能够补充厦门岛电力缺额，还具备动态无功补偿功能，能快速调节岛内电网的无功功率，稳定电网电压，有力地提高厦门岛电网的供电可靠性、输电能力和稳定运行水平。
此外，邓超平博士介绍说，柔性直流输电让系统谐波含量大幅降低，换流站不再需要大量安装滤波装置，换流阀模块因为设计更加紧凑占地面积也有所下降，因此整个换流站的占地面积得以大幅度压缩，这非常适合寸土寸金的厦门岛。
可见，将示范工程落户厦门，既是提升并检验柔性直流输电技术研究与应用水平的良好机会，又能切实地满足当地客观需求，一举多得。
能源互联网新突破
厦门柔直工程的突破创新与生俱来，新建的浦园、鹭岛两座换流站是集中体现。据鹭岛换流站项目总工欧阳杰介绍，两座换流站的4座联合楼均采用全钢结构，钢结构跨度为47.2米，是目前国内换流站中跨度最大的，在设计与施工方面面临着巨大挑战。由此可以管窥，建设这一“世界上首个”并不容易。
其实，从2011年中国首个柔直工程——±30千伏上海南汇柔性直流输电示范工程，到如今的厦门柔直工程，一路走来，依托自主创新，中国柔性直流输电正在快速向大容量、多端、双极、背靠背等多个研究方向开展实践和探索，“填补多项世界相关技术空白”已经成为“新常态”。
英雄所见略同，在探索新能源消纳的道路上，柔性直流输电已经成为全球电力抢占的下一个制高点。目前，世界范围内至少有16个国家均有柔性直流输电工程投运或在建。在欧洲，为了将远海风电、欧洲北部水电以及来自北非的太阳能接入电网，一个以柔性直流输电技术为支撑的能源互联网已经进入实施阶段。
在未来，基于全球能源互联网倡议，对柔性直流输电技术的需求显得尤为迫切。国网智能电网研究院副院长汤广福表示，为了满足全球能源互联网构建需求，需要在更高电压等级的柔性直流换流技术及装备、基于架空线路的柔性直流输电技术等领域进一步发力。
“更快、更高、更强”是对奥运精神的表述，也可以作为对柔性直流输电技术发展方向的绝佳诠释。
据悉，国家电网公司正在河北张家口规划建设±500千伏等级的基于柔性直流输电技术的四端输电网络，最大换流容量将达到3000兆瓦，届时将再一次刷新柔性直流输电的极限。而面向“十三五”，根据国家电网公司规划，一条连接新疆、青海与湖南的±800千伏特高压柔性直流输电工程将会在跨区域大范围配置西北风、光资源方面，发挥重要作用。
可以预见，随着柔性直流输电技术不断跨越新高度，以及相关装备制造、工程设计、运营等关键环节的不断成熟，全球能源互联网的图景也会越来越清晰。