在欧洲、美洲、亚洲、大洋洲、非洲很多国家都有柔性直流输电工程投运,其中有用于风电接入、有用于电网互联、有用于大型城市供电、有用于海上钻井平台供电。
2006年开始,国内相关研究单位及时把握住了技术发展的趋势,与西门子公司几乎同步开展了基于MMC的柔性直流输电工程技术研究。在基础理论研究、关键技术攻关、核心设备研制、试验能力建设、工程系统集成等方面取得了一系列的自主创新成果,并于2011年7月在上海南汇投运了中国首条柔性直流输电示范工程,使中国在柔性直流输电技术与工程应用领域实现了飞跃式发展。
上海南汇柔性直流输电示范工程采用模块化多电平换流器结构,其容量为20MW,直流电压为±30kV,输送长度约为8km,南汇风电场通过该工程接入上海电网。
为了满足大连市区南部经济发展对电力需求的增加,避免自然灾害对市区供电产生的严重影响,消除电网的安全隐患,2012年大连市计划建设一个联接北部主网和市区南部港东地区的柔性直流输电工程。依托该工程的先期研究,开发成功了世界上首套1000MW/±320kV换流阀及阀基控制器,并通过了DNVKEMA的见证试验。这标志着中国在柔性直流输电换流阀领域已经达到世界最高水平。同时建成了世界上规模最大的400电平动模平台,该平台有效验证了大连阀控系统设计和各种功能的正确性。在工程设计的基础上,中国掌握了一整套高压大容量柔性直流系统成套设计技术、换流站施工技术以及系统运行维护技术,为中国柔性直流技术的进一步推广奠定了良好的基础。
在广东南澳风电基地,2013年底投运一个三端柔性直流输电工程。因为南澳岛周围安装了大量风力发电机,为实现可靠的风电接入,首先将两个风电场分别通过110kV变电站接入两端换流站,在汇总后通过柔性直流输电系统将电能输送到汕头电网。南澳工程的直流电压等级为±160kV,输送额定功率为200MW。
为提高舟山电网的供电可靠性和运行灵活性,并考虑对舟山诸岛丰富风力资源的消纳,国家电网公司在浙江舟山建设了一个5端柔性直流输电工程。该工程于2014年6月投运,包含5个换流站,系统总容量1000MW,其中最大的换流站容量为400MW,直流电压等级为±200kV。该工程是目前世界上端数最多的柔性直流输电工程,可满足舟山地区负荷增长需求,形成北部诸岛供电的第二电源,提高供电可靠性;提供动态无功补偿能力,提高舟山电网电能质量;缓解舟山群岛风电场并网难题,提高电网调度运行的灵活性。工程的建设和实施,也将为未来实现海岛供电、可再生能源并网、多端直流输电系统乃至直流电网构建等应用,提供技术和工程上的良好借鉴。
5、结语
柔性直流技术以其有功无功独立调节、无源供电能力以及易于构建直流电网等特点，越来越受到人们的关注。同时，可关断器件、直流电缆等设备技术水平的不断提高，有效增强了柔性直流的输送容量水平，使柔性直流输电成为电网可采用的主要输电方式之一。可以预见，随着未来可再生能源接入和电网改造升级等需求，世界范围内的柔性直流输电应用将会获得日益广阔的发展。
