隨著未來跨區(qū)電力流規(guī)模的進一步增大,我國主干輸電網(wǎng)將會有何種技術(shù)方案呢?對此,中國科學(xué)院院士周孝信在日前召開的第三屆中國電力發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新院士論壇介紹:“從現(xiàn)在至2030年的中期階段,我國輸電網(wǎng)將延續(xù)目前發(fā)展的基本形態(tài),將保持超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式。從2031年到2050年的遠期階段,技術(shù)發(fā)展的積累和突破對輸電網(wǎng)模式將有可能產(chǎn)生較大的影響,有望實現(xiàn)向多端高壓直流輸電網(wǎng)(超導(dǎo)或常規(guī)導(dǎo)體)模式的轉(zhuǎn)型。”

直流特高壓攻關(guān)新目標(biāo)

記者從該論壇獲悉,隨著晉東南—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程、向家壩—上海±800千伏特高壓直流示范工程等多個特高壓項目的投運和穩(wěn)定運行,發(fā)展特高壓在業(yè)界已形成廣泛共識。目前,國家電網(wǎng)公司正致力于鞏固和擴大特高壓領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,重點開展±1100特高壓關(guān)鍵技術(shù)、柔性交流和多端直流輸電技術(shù)、緊湊型超小型元器件等尖端技術(shù)攻關(guān)。同時,開發(fā)新型高壓直流斷路器和限流器,實現(xiàn)超大型輸變電設(shè)備現(xiàn)場模塊化組裝,保證特高壓項目的優(yōu)質(zhì)高效建設(shè)。

數(shù)據(jù)顯示,2011年12月晉東南—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程擴建工程投運,最高輸送功率達578萬千瓦,額定輸送能力500萬千瓦,創(chuàng)造了世界交流輸電的新紀(jì)錄;2010年7月,向家壩—上海±800千伏直流示范工程投運,額定輸送容量640萬千瓦;2012年12月,四川錦屏—江蘇蘇南±800千伏直流輸電工程投運,額定輸送容量720萬千瓦,這也是目前世界上容量最大、距離最長、電壓等級最高的直流輸電工程。

“正在建設(shè)的哈密南—鄭州、溪洛渡—浙江金華±800千伏直流特高壓工程的輸送容量將達到800萬千瓦。”國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞表示,“未來通過將額定電流由5千安提升到6.25千安,±800千伏特高壓直流工程額定輸送容量可達1000萬千瓦,±1100千伏直流工程額定輸送容量可達1375萬千瓦,交流側(cè)分層接入500/1000千伏交流電網(wǎng),以減少雙極閉鎖的沖擊。”此外,目前國網(wǎng)正系統(tǒng)研究交直流互聯(lián)電網(wǎng)特性和大電網(wǎng)多端饋入、分層接入等運行機理。

直流電網(wǎng)建設(shè)將提速

據(jù)了解,在沒有難以逾越的地理、政治、技術(shù)障礙的情況下,交流往往是占主導(dǎo)地位的聯(lián)網(wǎng)方式,如美國、歐洲、俄羅斯電網(wǎng)的發(fā)展均是以交流為主,構(gòu)建了大型互聯(lián)同步電網(wǎng)。但隨著廣域交流大電網(wǎng)的形成,交流電網(wǎng)的技術(shù)問題也不斷涌現(xiàn),如同步問題、穩(wěn)定性問題、輸電距離問題等。同時,交流輸電技術(shù)存在著一些無法克服的固有缺陷,如存在無功功率、穩(wěn)定性較低、不適合分布式電源接納等。

相比之下,現(xiàn)代直流輸電技術(shù)客服了交流輸電技術(shù)的一些固有缺陷。而且,隨著電力電子等技術(shù)的發(fā)展,制約現(xiàn)代直流輸電發(fā)展的主要技術(shù)難題,有望在未來3—10年內(nèi)得到解決。

國網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟師白建華指出:“隨著未來跨區(qū)電力流規(guī)模的進一步增大,對送受端電網(wǎng)的資源配置能力和協(xié)同運行平臺功能都提出了更高的要求,要求送受端電網(wǎng)覆蓋面積更大、網(wǎng)架更加堅強、動態(tài)平衡能力和安全穩(wěn)定水平進一步提升。”在這種情況下,未來我國直流電網(wǎng)的技術(shù)和建設(shè)勢必將快速發(fā)展,強交強直的交直流互聯(lián)電網(wǎng)將成為我國電網(wǎng)架構(gòu)的基本形態(tài)。

對于直流電網(wǎng)的定義,國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研究員湯廣福介紹:“具有先進能源管理系統(tǒng)的智能、穩(wěn)定的交直流混合廣域傳輸網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)中不同客戶端、現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)、微電網(wǎng)和不同的電源都可以得到有效地管理、優(yōu)化、監(jiān)控、控制和對任何問題進行及時地響應(yīng)。它能夠整合多個電源,并以最小的損耗和最大的效率在較大范圍內(nèi)對電能進行傳輸和分配。”

由于直流電網(wǎng)在應(yīng)對大規(guī)模分布式電源、平衡區(qū)域功率波動等方面的優(yōu)勢,許多國家和地區(qū)都在加快研究解決直流電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備,并作出了相關(guān)規(guī)劃。如美國在未來20年,計劃建設(shè)60多條柔性直流輸電線路,形成與現(xiàn)有交流電網(wǎng)并存的網(wǎng)架結(jié)構(gòu);到2025年,英國國家電網(wǎng)將在東海岸和北海區(qū)域規(guī)劃建設(shè)數(shù)十個大型海上風(fēng)電場,以及近50條柔性直流輸電工程,構(gòu)成柔性直流輸電網(wǎng)絡(luò)。

在我國,2011年7月,上海南匯柔性直流示范工程投運,這是亞洲首條柔性直流輸電工程,擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán),整體技術(shù)達國際先進水平,部分技術(shù)國際領(lǐng)先。目前,浙江舟山正在開展世界上首個5端柔性直流輸電工程的建設(shè),該工程將于2013年進入工程實施階段,計劃于2014年投運,同時規(guī)劃在此基礎(chǔ)上,可分階段開展直流電網(wǎng)示范工程建設(shè)。

湯廣福說:“特高壓交直流輸電技術(shù)是解決我國遠距離大容量電能輸送問題的有效手段,但對于我國區(qū)域性新能源的并網(wǎng)和消納問題,多端直流和直流電網(wǎng)技術(shù)將是有效補充。隨著可關(guān)斷器件、直流電網(wǎng)制造水平的不斷提高,柔性直流輸電將會成為直流電網(wǎng)中最主要的輸電方式。”