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解析:走出国门的柔直输电技术

北极星智能电网在线  来源:国家电网报  作者:倪旻  2017/6/15 9:05:14  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:6月13日,国家电网公司宣布,由全球能源互联网研究院(以下简称联研院)和南瑞集团组成的联合工作组,在英国设得兰柔性直流输电工程换流站建设项目(以下简称设得兰项目)竞标中中标。该项目是国家电网公司柔性直流输电技术走向国际的第一个项目,是公司高端输电技术拥有国际竞争力的重要体现。

柔直技术的国际竞争力

设得兰岛位于苏格兰最北部200多公里的海上。负责为该岛供电的勒威克(Lerwick)发电厂将在2019年完成服役年限,为了保障岛上电力可靠供应,苏格兰配电公司提出设得兰项目。

参与设得兰项目竞标的四家公司,只有英国国家电网提供了以柔性直流输电向岛屿供电的方案,其余竞标方方案均为在本地新建发电厂。两种不同的方案数量1:3,柔性直流输电方案却胜出,这是因为柔性直流输电具有可向无源电网供电、电压无功调节灵活快速等技术优势,非常适合于偏远海岛供电。同时,柔性直流输电在应对可再生能源发电间歇性带来的电网扰动等方面也具有出色表现,广泛适用于大规模可再生能源并网、大型城市供电等场合。在可再生能源发电比例日益增加的趋势下,欧美发达国家将其作为未来输电网建设的重要技术选择。

欧洲2008年为实现风电及其他可再生能源发电大范围传输和分配,解决大规模风电接入电网挑战提出的“超级电网”规划也将目光放在了柔性直流输电技术上。设得兰项目对于柔直输电技术的青睐也正是基于这样的发展背景。

“柔性直流相当于在电网接入了一个阀门和电源,可以有效地控制其上通过的电能,隔离电网故障的扩散,而且还能根据电网需求,快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量,从而优化电网的潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。与传统直流相比,柔性直流的优势主要体现在孤岛供电、多端互联、无功功率控制等方面。与交流输电相比,柔性直流的优势主要体现在长距离输电、可再生能源消纳、异步联网等方面。”联研院直流所所长贺之渊表示。

获得了设得兰项目EPC总包商投标资格的英国国家电网公司,邀请全球能源互联网研究院作为换流站供应商之一进行投标,联研院与南瑞集团组建联合工作组,依托联研院欧洲院国际化平台支撑,对该项目进行应标。在联研院及欧洲院团队、南瑞国际业务公司和南瑞中电普瑞工程公司的共同努力下,联合工作组从2015年10月最初的信息征询开始密切合作,历时10个月,成功战胜西门子、阿尔斯通等竞争对手,成为英国国家电网公司的唯一换流站合作方。2016年9月,联合工作组派遣业务骨干前往英国集中办公,并于2016年12月最终协助英国国家电网公司完成EPC投标工作。

拿下设得兰项目,联研院柔性直流输电研发团队最为开心:“8年前,我们就想着能够拿一些国际直流项目,不过那会儿我们的综合实力在国际上并没有很强的竞争力,且技术品牌也没有打响,国际项目在大家眼里都是可望不可及的。现在中标设得兰项目,说明国家电网公司自主研发的柔直技术完全具备了国际竞争力。”

真正实现了国际引领

2006年,国家电网公司启动了柔性直流输电技术专项研究,并制定了《柔性直流输电关键技术研究框架》。团队的前身——中国电科院直流输电工程技术研究所,与西门子、ABB等国际知名公司同步起跑,开展新一代模块多电平柔性直流输电技术的攻关。这也是国内首次针对柔性直流输电技术开展的系统、全面的研究。

“柔直输电技术是真正意义上的自主研发,我们一切从零开始,所以在技术专利方面也格外完整。当时全球只有ABB一家有实际工程应用经验,且采用的是传统的类似高压变频器的技术路线,可供借鉴的经验几乎没有。”贺之渊表示,经过2006~2008年的基础研究,在国内首次建立了柔性直流输电的基础理论体系,2008~2010年,团队从解决高压大容量的新技术路线着手,掌握了最先进的模块化多电平柔性直流系统的工作机理、设计、研制和试验方法,并完成了核心设备研制。

厚积薄发,5年后,全新的柔直技术开始投入工程运用。

2011年7月,上海南汇柔直示范工程正式投运,采用的正是模块化多电平柔性直流技术,国家电网公司也成了继ABB、西门子之后世界第三家具备柔直成套设备研发和工程实施能力的企业。

2013年,国家电网公司挑战当时电压等级最高、容量最大的±320千伏/1000兆瓦柔性直流换流阀设备,将柔性直流额定电压、容量推向当时全球柔直技术的顶峰,并通过该项目掌握了高压大容量柔直换流阀系列关键技术,全面超越国外同类产品,市场竞争力和国际影响力大幅提升。国际权威认证机构挪威船级社在其官方网站上公开表示:“这个(柔性直流换流阀)打破电压和容量水平世界纪录,标志着模块化多电平柔性直流输电技取得了重大成功。换流阀型式试验的顺利通过,是超级电网发展历程中一个重要里程碑。”

“从该项目开始,我们的柔性直流设备已经全面超越国外同类产品。”团队成员在接受采访时纷纷这样表示,自豪之感溢于言表。

一年一个台阶,这些项目的完成产生了广泛的国际影响力。2013年,团队首次获得了欧美国家柔性直流工程的投标资质,为国家电网公司斩获国际项目打下了坚实的基础。

为了进一步提升公司柔性直流技术的国际品牌建设和国际市场开拓能力,公司党组决定规划建设备受厦门±320千伏/1000兆瓦柔性直流输电工程。该工程在电压等级和输送容量上双双创下国际之最,也是世界上首个采用双极拓扑的柔性直流输电工程。

“厦门项目对于我们在欧洲市场的开拓帮助最直接也最明显。英国国家电网公司等欧洲业主就是在看过了厦门项目之后,对我们的柔直技术充满信心。”贺之渊表示,“可以说厦门项目之后,我国的柔性直流输电技术真正实现了国际引领。”

多个国内项目的影响力逐步积累渗透到了国际市场。从2014年开始,国家电网公司频频获得英、法、美等多个欧美国家的直流工程投标资质。

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