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海上智能风电怎么建?看柔性直流输电的“七十二变”!

2020-06-11 11:37
智能制造网
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6月10日,国家电网±500千伏张北柔性直流电网工程线路成功经受瞬时短路电流冲击,完成投运前的最后一次“大考”——人工接地短路试验。至此,这一全球首个柔性直流电网正式具备送电条件。

柔性直流电网正式具备送电条件,标志着我国在健全建立电力系统、推进海上智慧风电建设方面又迈出了一大步。那么,究竟什么是柔性直流技术?它的应用场景包括哪些?

探寻柔性直流的发展历程可以知道,柔性直流是20世纪90年代兴起的以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术,其显著优点为“柔性”、灵活。这一特征使其在电网大规模接入间歇性、波动性可再生能源中得以大显身手。

2020年5月,国家能源局就《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见》征求意见。意见提出,持续完善电网主网架,补强电网建设短板,推进柔性直流、智能电网建设,充分发挥电网消纳平台作用。推动大容量、高安全和可靠性储能发展应用。由此可见,柔性直流、智能电网已引起有关部门重视。未来几年,柔性直流技术有望在电力行业得到深入应用。

从应用场景来看,柔性直流输电系统主要应用在如下场合,即向远离电网的海岛等远地负载供电、城市中心区电力增容和不同区域多个频率的电网互联。在城市中心区电力增容场景下,交流长距离传输对地有注入电流,需要添加补偿设备,如并联电抗器或者电容器等,VSC-HVDC采用地埋式电缆,既不会影响城市市容,也不会有电磁干扰,同时也适合长距离电力传输。

陆地之外,海上输电是柔性直流由于的又一大前沿阵地。通常来讲,风电并网主要有3种方式:交流并网、常规直流并网、柔性直流并网。对于海上风电来说,交流并网、常规直流并网等由于 频率和电压稳定性较差、占地面积较大而难以投入实际应用。

而柔性直流输电技术在海上风电场景下,却具有诸多显著优势。其一,通过直流方式并网,无需风电场与所连接的交流电网保持同步;其二,采用以IGBT为代表的全控型器件,能够独立的控制换流器的无功功率,为风电场提供动态无功支撑。其三,占地面积小,适合海上风电场的应用。

此外,在可再生能源并网方面,柔性直流输电技术可有效解决因风能、太阳能发电间歇性和不确定性而引发的谐波污染、电压闪变等安全隐患,因而其应用价值得到广泛认可。随着新能源的快速发展和环境保护、节约资源要求的提高,预计未来5年国内柔性直流输电工程的市场规模将超过在400亿元,全世界市场规模将达到千亿元以上。

放眼全球,风力发电起源于欧美,发展于中国。数十年间,中国风电从无到有、从弱到强、后来居上,中国现已成为世界名副其实的风电大国。海上风电作为中国风电发展的下一个制高点,已经成为我国推进电网智慧化升级和加快绿色智慧能源建设的重要抓手。而柔性直流输电等技术的不断进步,将为我国的电力安全提供更强有力的保障。

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