繼粵港澳大灣區(qū)直流背靠背廣州工程于3月29日正式投運后，該項目東莞工程又于5月21日建成。“把柔性直流用到解決系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面，可創(chuàng)新性地系統(tǒng)解決短路電流超標(biāo)的問題，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定提供支持。”中國工程院院士李立浧說。
南方電網(wǎng)公司預(yù)測，至2025年，廣東用電量將達(dá)9000億千瓦時，最大負(fù)荷達(dá)1.65億千瓦。到2035年，廣東全社會用電量將達(dá)10100億千瓦時，最大負(fù)荷將達(dá)1.93億千瓦。
為此，在2025年，廣東將使其電源裝機(jī)規(guī)模擴(kuò)至約1.95億千瓦，其中風(fēng)電和光伏2800萬千瓦。至2035年，這一規(guī)模將達(dá)到2.46億千瓦，清潔能源裝機(jī)占比達(dá)到74%。但龐大的清潔能源發(fā)展目標(biāo)，尤其是大規(guī)模間歇性的海上風(fēng)電發(fā)展，必然需要更堅強的電網(wǎng)來保障送電。
截至目前，珠三角電網(wǎng)已自然形成了高強度聯(lián)結(jié)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。規(guī)模龐大、聯(lián)系緊密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。“把雞蛋放進(jìn)同一個籃子里，當(dāng)某一區(qū)域電網(wǎng)故障時，容易波及另外區(qū)域，導(dǎo)致大規(guī)模的事故發(fā)生。”廣東電網(wǎng)公司基建部項目管理科高級經(jīng)理凌怡珍說。為此，南方電網(wǎng)將廣東電網(wǎng)分為東西片區(qū)，在粵港澳大灣區(qū)外圍構(gòu)建500千伏外環(huán)線路，中心處通過柔直背靠背工程實現(xiàn)東西柔性互聯(lián)。
現(xiàn)在，在粵港澳大灣區(qū)內(nèi)部，大致以珠江口為界，東西兩側(cè)利用500千伏柔性直流線路背靠背互聯(lián)。其中，廣州工程連接珠西北區(qū)、珠東北區(qū)域電網(wǎng)；東莞工程連接珠西南與珠東南區(qū)域電網(wǎng)。
新的網(wǎng)架實現(xiàn)了合理的分層分區(qū)，區(qū)域間進(jìn)行負(fù)荷交換，有助化解電網(wǎng)短路電流超標(biāo)、多直流落點風(fēng)險、大面積停電三大問題，顯著提升廣東電網(wǎng)電力供應(yīng)和配置能力。
“到2023年底，廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程將基本建成，初步具備方案最初設(shè)想化解三大問題、合理分區(qū)等功能。工程全部建成后，廣東省電力供應(yīng)能力可升至3億千瓦，是原來的兩倍以上。”凌怡珍說。
新的電網(wǎng)運用了直流異同步的概念。“直流異同步控制功能，兼顧了交直流輸電的優(yōu)點。出現(xiàn)故障時，它自動識別故障，實現(xiàn)電網(wǎng)異步，起到‘防火墻’的作用。常態(tài)運行時，可以模擬成交流線路，保留原有交流通道的緊急支援能力，實現(xiàn)兩側(cè)交流電網(wǎng)的功率自動互濟(jì)，不需調(diào)度人員下發(fā)功率指令，電網(wǎng)潮流自動可控。這背后正是控制保護(hù)策略起作用。”廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司基建部項目管理科經(jīng)理王流火說。
李立浧認(rèn)為，運用柔性直流技術(shù)，能有助于提升新能源消納能力。同時，所運用的異同步聯(lián)絡(luò)、容量最大并在直流多饋入負(fù)荷中心分區(qū)互聯(lián)等多項創(chuàng)新技術(shù)，加是通過建設(shè)三維數(shù)字化應(yīng)用及智能巡檢系統(tǒng)，還讓工程變得更智能。這可顯著提升廣東電網(wǎng)電力供應(yīng)和配置能力。
廣東電網(wǎng)基建部副總經(jīng)理謝榕昌說，在這項工程中，裝備國產(chǎn)化比例首次達(dá)到50%。特別是在直流電容器、二次板卡芯片等核心部件上，自研的全國產(chǎn)柔性直流換流閥閥段，實現(xiàn)了柔性直流換流閥核心組件包括IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、電容器、IGBT驅(qū)動板、二次板卡芯片的完全自主可控。
“這些產(chǎn)品的成功研制及創(chuàng)新應(yīng)用，解決了柔性直流換流閥關(guān)鍵元器件、零部件依賴進(jìn)口的‘卡脖子’難題，實現(xiàn)了‘0到1’的突破。其中，IGBT在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。”廣州工程協(xié)調(diào)管理員薛云濤說。
李立浧表示，透過這項工程，已推動我國在柔性直流技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主可控的跨越式發(fā)展，提高了我國電工裝備制造業(yè)的核心競爭力。其中，廣州工程已把鏈路延時控制在200微秒以內(nèi)，這是世界領(lǐng)先水平，結(jié)合控制策略優(yōu)化，能夠有效消除工程面臨的諧振風(fēng)險。這是中國電力人對世界電力技術(shù)發(fā)展作出的貢獻(xiàn)。
