隨著未來(lái)跨區(qū)電力流規(guī)模的進(jìn)一步增大,我國(guó)主干輸電網(wǎng)將會(huì)有何種技術(shù)方案呢?對(duì)此,中國(guó)科學(xué)院院士周孝信在日前召開的第三屆中國(guó)電力發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新院士論壇介紹:“從現(xiàn)在至2030年的中期階段,我國(guó)輸電網(wǎng)將延續(xù)目前發(fā)展的基本形態(tài),將保持超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式。從2031年到2050年的遠(yuǎn)期階段,技術(shù)發(fā)展的積累和突破對(duì)輸電網(wǎng)模式將有可能產(chǎn)生較大的影響,有望實(shí)現(xiàn)向多端高壓直流輸電網(wǎng)(超導(dǎo)或常規(guī)導(dǎo)體)模式的轉(zhuǎn)型。”

直流特高壓攻關(guān)新目標(biāo)

記者從該論壇獲悉,隨著晉東南—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程、向家壩—上海±800千伏特高壓直流示范工程等多個(gè)特高壓項(xiàng)目的投運(yùn)和穩(wěn)定運(yùn)行,發(fā)展特高壓在業(yè)界已形成廣泛共識(shí)。目前,國(guó)家電網(wǎng)公司正致力于鞏固和擴(kuò)大特高壓領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),重點(diǎn)開展±1100特高壓關(guān)鍵技術(shù)、柔性交流和多端直流輸電技術(shù)、緊湊型超小型元器件等尖端技術(shù)攻關(guān)。同時(shí),開發(fā)新型高壓直流斷路器和限流器,實(shí)現(xiàn)超大型輸變電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)模塊化組裝,保證特高壓項(xiàng)目的優(yōu)質(zhì)高效建設(shè)。

數(shù)據(jù)顯示,2011年12月晉東南—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程擴(kuò)建工程投運(yùn),最高輸送功率達(dá)578萬(wàn)千瓦,額定輸送能力500萬(wàn)千瓦,創(chuàng)造了世界交流輸電的新紀(jì)錄;2010年7月,向家壩—上海±800千伏直流示范工程投運(yùn),額定輸送容量640萬(wàn)千瓦;2012年12月,四川錦屏—江蘇蘇南±800千伏直流輸電工程投運(yùn),額定輸送容量720萬(wàn)千瓦,這也是目前世界上容量最大、距離最長(zhǎng)、電壓等級(jí)最高的直流輸電工程。

“正在建設(shè)的哈密南—鄭州、溪洛渡—浙江金華±800千伏直流特高壓工程的輸送容量將達(dá)到800萬(wàn)千瓦。”國(guó)家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞表示,“未來(lái)通過(guò)將額定電流由5千安提升到6.25千安,±800千伏特高壓直流工程額定輸送容量可達(dá)1000萬(wàn)千瓦,±1100千伏直流工程額定輸送容量可達(dá)1375萬(wàn)千瓦,交流側(cè)分層接入500/1000千伏交流電網(wǎng),以減少雙極閉鎖的沖擊。”此外,目前國(guó)網(wǎng)正系統(tǒng)研究交直流互聯(lián)電網(wǎng)特性和大電網(wǎng)多端饋入、分層接入等運(yùn)行機(jī)理。

直流電網(wǎng)建設(shè)將提速

據(jù)了解,在沒有難以逾越的地理、政治、技術(shù)障礙的情況下,交流往往是占主導(dǎo)地位的聯(lián)網(wǎng)方式,如美國(guó)、歐洲、俄羅斯電網(wǎng)的發(fā)展均是以交流為主,構(gòu)建了大型互聯(lián)同步電網(wǎng)。但隨著廣域交流大電網(wǎng)的形成,交流電網(wǎng)的技術(shù)問(wèn)題也不斷涌現(xiàn),如同步問(wèn)題、穩(wěn)定性問(wèn)題、輸電距離問(wèn)題等。同時(shí),交流輸電技術(shù)存在著一些無(wú)法克服的固有缺陷,如存在無(wú)功功率、穩(wěn)定性較低、不適合分布式電源接納等。

相比之下,現(xiàn)代直流輸電技術(shù)客服了交流輸電技術(shù)的一些固有缺陷。而且,隨著電力電子等技術(shù)的發(fā)展,制約現(xiàn)代直流輸電發(fā)展的主要技術(shù)難題,有望在未來(lái)3—10年內(nèi)得到解決。

國(guó)網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟(jì)師白建華指出:“隨著未來(lái)跨區(qū)電力流規(guī)模的進(jìn)一步增大,對(duì)送受端電網(wǎng)的資源配置能力和協(xié)同運(yùn)行平臺(tái)功能都提出了更高的要求,要求送受端電網(wǎng)覆蓋面積更大、網(wǎng)架更加堅(jiān)強(qiáng)、動(dòng)態(tài)平衡能力和安全穩(wěn)定水平進(jìn)一步提升。”在這種情況下,未來(lái)我國(guó)直流電網(wǎng)的技術(shù)和建設(shè)勢(shì)必將快速發(fā)展,強(qiáng)交強(qiáng)直的交直流互聯(lián)電網(wǎng)將成為我國(guó)電網(wǎng)架構(gòu)的基本形態(tài)。

對(duì)于直流電網(wǎng)的定義,國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研究員湯廣福介紹:“具有先進(jìn)能源管理系統(tǒng)的智能、穩(wěn)定的交直流混合廣域傳輸網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)中不同客戶端、現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)、微電網(wǎng)和不同的電源都可以得到有效地管理、優(yōu)化、監(jiān)控、控制和對(duì)任何問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)地響應(yīng)。它能夠整合多個(gè)電源,并以最小的損耗和最大的效率在較大范圍內(nèi)對(duì)電能進(jìn)行傳輸和分配。”

由于直流電網(wǎng)在應(yīng)對(duì)大規(guī)模分布式電源、平衡區(qū)域功率波動(dòng)等方面的優(yōu)勢(shì),許多國(guó)家和地區(qū)都在加快研究解決直流電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備,并作出了相關(guān)規(guī)劃。如美國(guó)在未來(lái)20年,計(jì)劃建設(shè)60多條柔性直流輸電線路,形成與現(xiàn)有交流電網(wǎng)并存的網(wǎng)架結(jié)構(gòu);到2025年,英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)將在東海岸和北海區(qū)域規(guī)劃建設(shè)數(shù)十個(gè)大型海上風(fēng)電場(chǎng),以及近50條柔性直流輸電工程,構(gòu)成柔性直流輸電網(wǎng)絡(luò)。

在我國(guó),2011年7月,上海南匯柔性直流示范工程投運(yùn),這是亞洲首條柔性直流輸電工程,擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),整體技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平,部分技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。目前,浙江舟山正在開展世界上首個(gè)5端柔性直流輸電工程的建設(shè),該工程將于2013年進(jìn)入工程實(shí)施階段,計(jì)劃于2014年投運(yùn),同時(shí)規(guī)劃在此基礎(chǔ)上,可分階段開展直流電網(wǎng)示范工程建設(shè)。

湯廣福說(shuō):“特高壓交直流輸電技術(shù)是解決我國(guó)遠(yuǎn)距離大容量電能輸送問(wèn)題的有效手段,但對(duì)于我國(guó)區(qū)域性新能源的并網(wǎng)和消納問(wèn)題,多端直流和直流電網(wǎng)技術(shù)將是有效補(bǔ)充。隨著可關(guān)斷器件、直流電網(wǎng)制造水平的不斷提高,柔性直流輸電將會(huì)成為直流電網(wǎng)中最主要的輸電方式。”