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打造“硬核”技术 建起大湾区电网“防火墙”

北极星智能电网在线  来源:南方电网报  作者:金南汐 周慧  2022/5/30 0:31:06  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:5月25日,世界上容量最大的柔性直流背靠背工程——粤港澳大湾区直流背靠背电网工程正式投产,将粤港澳大湾区电网核心区域一分为二,成为两个“背靠背”的相对独立智能电网,进一步优化大湾区网架结构,全力保障迎峰度夏期间供电安全可靠。

该工程运用了南方电网科研团队自主研发的多直流复杂电网异步分区及柔性互联技术,让两个独立电网平时能够互相“牵手”、彼此支援,遇到无法排除的故障就“放手”、避免“火烧连营”。

柔性互联 打造特大型多直流电网发展新模式

广东电网网架规模庞大、联系紧密、结构复杂,将一个复杂庞大的电网“分区”并不容易,就像是做一场“大手术”,要制定一个安全完备的手术方案,必须要解决大脑、心脏等方方面面的问题。“这是在世界上第一次针对复杂电网结构进行合理分区、柔性互联,涉及多直流复杂电网分区和柔性互联等原创技术,可大幅提高粤港澳大湾区电网的安全稳定水平。”中国工程院院士、南方电网公司首席科学家饶宏说。为此,南网科研院组织了系统、直流、仿真、设备和高压等多个专业的精锐力量,组成了一支“柔性直流背靠背技术攻关团队”,全面开展技术梳理。

如何让“背靠背”的两个电网更好地实现相互之间的紧急支援?在以往的电力系统中,直流系统就像“南水北调”工程,它的传输功率是受控运行的;而交流系统则像“河流”,其传输功率随潮流变化而变化。换句话说,直流系统必须要接收到具体指令才会作出反应,这样一来就难以在紧急情况下实现快速支援。此时,一个想法出现在南网科研院项目控制保护负责人黄伟煌博士脑海中——能否在交流系统正常时,将柔性直流“模拟”成一条交流联络线,根据系统需求“自动调整”功率进行快速支援;当交流系统故障时,再通过“换挡”来隔离故障范围?

起初这个想法在外界看来非常不可思议。为了验证这个大胆的想法,团队成员一起翻阅大量学术资料,与不同专业人员多次开展技术论证会,考虑的技术细节越来越深入。通过无数个日与夜的搭建模型、仿真论证,一个不成熟的想法慢慢变得可行。攻关团队给这个想法起了一个名字“柔直异同步控制功能”。

3月14日凌晨,中通道柔直背靠背异同步控制功能现场调试成功,整个团队激动不已。这是国内首次成功实现柔直异同步控制。

此外,攻关团队高质量完成了三大类共17项专题研究,创新提出“2×1500兆瓦双单元并联运行”的总体方案,实现了故障隔离、紧急功率支援和短路电流控制三大功能,极大地降低了粤港澳大湾区高密度负荷中心电网运行风险,显著提升了广东电网电力供应和配置能力,在国际上走出了一条特大型交直流电网创新发展的南网之路。

灵活可靠 打造国际领先的控制保护总体方案

作为世界上容量最大的柔性直流背靠背工程,粤港澳大湾区直流背靠背电网工程需要具备超高的灵活性和可靠性。“工程处在粤港澳大湾区高密度用电负荷中心,工程涉及‘万亿级’的电量需求,出一点差错都可能影响千家万户的供电安全。”项目副经理侯婷说。

为进一步提升工程的动态性能和供电可靠性,攻关团队首创百微秒级“超低链路延时”设计、百毫秒级“功率潮流在线翻转”策略、“异同步控制”、“多级旁路和交叉冗余”和“一管两用”新型旁路晶闸管等技术方案,同时组织研制了全国产化的柔性直流换流阀,显著提高工程“心脏”换流阀和“大脑”控制保护等核心装备的技术性能。

目前,广东背靠背的控制链路延时已经低至100多微秒左右,也就是说,控制系统从感受到电网的电压电流开始,到作出反应,仅需要一次眨眼所用时间的两千分之一,比以往的工程缩短了50%至75%,极大地降低了长期以来影响柔性直流工程运行稳定性的高频谐振风险;从接收到指令到将功率传输水平提升到最高所需要的时间小于0.03秒,比以往的工程缩短了50%左右,为大电网电压和频率的稳定提供快速支撑;更是可以在0.1秒内实现功率在两个片区电网之间的“全额翻转”,眼睛还没眨完就可以完成广东东西电网区域之间的全额紧急功率支援。

从2019年至2022年,粤港澳大湾区直流背靠背电网工程建设历时3年多,在这一过程中,南网科研院攻关团队为工程的顺利实施提供了全过程全方位的核心技术支撑。未来,这支队伍将继续不畏艰难,迎难而上,为南方电网的安全稳定运行保驾护航。 

原标题:打造“硬核”技术 建起大湾区电网“防火墙”

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