DQZHAN技術(shù)訊：電力百科 | 什么是柔性輸電？有哪些發(fā)展趨勢？

作為新一代電力系統(tǒng)技術(shù)，柔性輸電技術(shù)就像為電力輸送裝上了精準(zhǔn)的“調(diào)度器”，能夠?qū)崿F(xiàn)電流精準(zhǔn)控制，有效提升電網(wǎng)的輸送能力和**穩(wěn)定水平。

什么是柔性輸電

柔性輸電包括柔性流輸電和柔性直流輸電等技術(shù)，從20世紀(jì)80年代開始發(fā)展起來，是綜合了電力電子、電力系統(tǒng)、通信和控制等先進(jìn)技術(shù)的一門交叉學(xué)科。

柔性輸電技術(shù)能夠靈活和精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)電網(wǎng)潮流、電壓等，應(yīng)用柔輸電裝置，可以對輸電網(wǎng)按照設(shè)定的控制目標(biāo)和策略進(jìn)行。

柔性流輸電技術(shù)和用戶電力技術(shù)包括靜止無功補(bǔ)償器、可控串聯(lián)補(bǔ)償器、靜止同步無功補(bǔ)償器、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器、統(tǒng)一潮流控制器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器等。這些技術(shù)通過在交流線路加入串聯(lián)或者并聯(lián)的電力電子裝備，從而增強(qiáng)交流電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，提升輸電系統(tǒng)的輸電能力，抑制系統(tǒng)振蕩，提高輸、配、用電的電能質(zhì)量和效率。

統(tǒng)一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，簡稱UPFC）是柔交流輸電技術(shù)的典型代表。UPFC的功能主要包括：控制線路潮流，獨(dú)立地控制線路有功與無功；提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性，提高輸送能力；調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行電壓和無功平衡條件，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。UPFC能夠控制交流輸電線路的電流、電壓大小，在負(fù)荷密集地區(qū)和新能源的輸送通道中有著廣泛的應(yīng)用前景。

柔性直流輸電是采用電壓源換流技術(shù)的直流輸電技術(shù)。在現(xiàn)有電網(wǎng)中使用柔性直流輸電系統(tǒng)，相當(dāng)于在電網(wǎng)中接入了一個(gè)閥門和電源，它不僅可以有效控制通過的電能，隔離電網(wǎng)故障的擴(kuò)散，而且還能根據(jù)電網(wǎng)需求，快速、靈活地發(fā)出或吸收一部分能量。

柔性直流輸電技術(shù)主要包括柔性直流輸電、多端柔性直流輸電和直流電網(wǎng)等，能夠?qū)ο嗦?lián)的交流系統(tǒng)提供電壓、電流、相角、無功等參數(shù)的調(diào)控功能，可以實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)之間的非同步互聯(lián)，以及對傳輸電能的快速靈活調(diào)節(jié)和**控制，且輸送距離和功率不受電力系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制。

柔性直流輸電在大規(guī)?？稍偕茉唇尤?、電網(wǎng)柔性互聯(lián)、大型城市電網(wǎng)構(gòu)建等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，特別在遠(yuǎn)海風(fēng)電接入方面是目前*佳的技術(shù)手段。

500千伏統(tǒng)一潮流控制器示范工程

9月14日，世界上電壓等級*高、容量*大的統(tǒng)一潮流控制器工程——江蘇蘇州南部500千伏統(tǒng)一潮流控制器UPFC示范工程實(shí)現(xiàn)**運(yùn)行1000天。示范工程位于蘇州市吳中區(qū)，站址緊鄰500千伏木瀆變，工程于2016年11月開工建設(shè)，2017年12月啟動(dòng)投運(yùn)。

示范工程主要組成部分包括：換流器、串聯(lián)變壓器、并聯(lián)變壓器、啟動(dòng)電路、晶閘管旁路開關(guān)（TBS）、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。工程可以根據(jù)電力潮流自動(dòng)調(diào)節(jié)500千伏電力通道的負(fù)荷分配，實(shí)現(xiàn)電力“智能導(dǎo)航”，助力打造高效能電網(wǎng)。1000天以來，示范工程提升蘇州電網(wǎng)供電能力130萬千瓦以上，保障千里之外的四川水電**穩(wěn)定地傳輸至長三角地區(qū)，累計(jì)近千億千瓦時(shí)，相當(dāng)于2000余萬戶家庭一年的用電量。相比于新建輸電通道，UPFC可以節(jié)約投資，節(jié)省大量的土地資源。

該工程在世界范圍內(nèi)**實(shí)現(xiàn)500千伏電網(wǎng)電能流向的靈活、精準(zhǔn)控制，標(biāo)志著我國成為世界上靠前掌握500千伏UPFC成套設(shè)備技術(shù)的國家。在此基礎(chǔ)上，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司探索研究UPFC的升級版——線間潮流控制器(IPFC)。

張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程

6月29日，張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程正式投運(yùn)，這是世界靠前實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)構(gòu)建的重大科技試驗(yàn)示范工程，也是實(shí)現(xiàn)清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)、推動(dòng)能源**、踐行綠色冬奧理念的標(biāo)志性工程。該工程額定電壓±500千伏，線路全長666千米。每年約140億千瓦時(shí)的清潔電能通過工程送至京津冀地區(qū)，助力北京***場館實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)史上**100%清潔能源供電。

示范工程突破了柔性直流電網(wǎng)構(gòu)建難題、柔性直流容量提升難題和柔性直流可靠性提升難題，實(shí)現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)與新型裝備技術(shù)的有效融合。該工程通過構(gòu)建世界上靠前具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)，解決了新能源大規(guī)模并網(wǎng)難、遠(yuǎn)距離傳輸難、源網(wǎng)荷平衡難等問題，使張家口地區(qū)風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)化的綠色電能得以穩(wěn)定地輸往京津冀地區(qū)。

工程核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備均為國際開創(chuàng)，創(chuàng)造了12項(xiàng)****。

【專訪】

圍繞柔性輸電技術(shù)，《亮報(bào)》對全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院直流輸電技術(shù)研究所副所長龐輝進(jìn)行了專訪。

《亮報(bào)》：在保障電網(wǎng)**方面，柔性輸電能發(fā)揮什么作用？未來，柔性輸電技術(shù)有哪些發(fā)展趨勢？

龐輝：柔性輸電通過采用大功率、高性能的電力電子器件構(gòu)成的可控式電力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對輸電系統(tǒng)的電壓、電流、相角、功率等參數(shù)進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，從而將原來基本不可控的電網(wǎng)變得可控，使輸電線路的輸送能力提高、故障影響降低，大大提升電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。

目前，柔性輸電已經(jīng)成為支撐大規(guī)?？稍偕茉聪{、能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建和能源轉(zhuǎn)型必不可少的技術(shù)。通過柔性輸電技術(shù)，在發(fā)電側(cè)將風(fēng)電、水電、火電等電源進(jìn)行互聯(lián)，通過多形式電源互補(bǔ)發(fā)電與柔性輸電靈活快速的調(diào)節(jié)能力和對系統(tǒng)穩(wěn)定性的支撐相結(jié)合，可以在大范圍內(nèi)平抑可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性、間歇性等問題，降低其對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，實(shí)現(xiàn)大范圍的潮流調(diào)節(jié)和控制，提升可再生能源發(fā)電的可靠性。在用電負(fù)荷側(cè)，通過柔性輸電技術(shù)改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可增強(qiáng)電網(wǎng)的可控性、可靠性，從而提高整個(gè)受端電網(wǎng)的**穩(wěn)定性和對可再生能源的接納能力。

未來，柔性輸電技術(shù)將向更高性能、設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加緊湊化發(fā)展。目前，國家電網(wǎng)有限公司正在加緊IGBT、SiC等大功率電子電子器件和電力電子電容器、交直流電纜等技術(shù)的研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)柔性輸電裝備的**國產(chǎn)化。通過核心器件的國產(chǎn)化和技術(shù)升級，未來柔性輸電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性將得到顯著提升，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛，數(shù)量也將越來越多，柔情輸電將成為促進(jìn)新能源大規(guī)模開發(fā)利用和電網(wǎng)建設(shè)的重要技術(shù)支撐。

來源：國網(wǎng)江蘇電力、國網(wǎng)冀北電力、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、許繼集團(tuán)、上海浦東供電公司，黃蕾、高正平、解海寧、王飛、李永帥對本文有貢獻(xiàn)。