2013年12月25日，南澳島青澳、金牛兩個換流站與汕頭澄海區(qū)的塑城換流站完成了三端投產(chǎn)啟動，標(biāo)志著世界首個多端柔性直流輸電工程建成，南方電網(wǎng)公司也成為世界上第一個掌握多端柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、調(diào)試和運(yùn)行全系列核心技術(shù)的企業(yè)。此前，國家電網(wǎng)公司于2011年7月投運(yùn)亞洲首個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的柔性直流輸電工程——上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程。

可解決新能源并網(wǎng)、大城市供電

“多端柔性直流輸電系統(tǒng)模塊化多電平(MMC)技術(shù)，可靈活接入多個站點(diǎn)的風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、小水電等清潔能源，通過一個大容量、長距離的電力傳輸通道，到達(dá)多個城市的負(fù)荷中心。這為新能源并網(wǎng)、大型城市供電等提供了一種有效的解決方案。”南方電網(wǎng)專家委員會主任委員李立浧院士介紹。

據(jù)了解，“柔性”是相對于常規(guī)直流輸電技術(shù)而言，該技術(shù)采用了先進(jìn)的大功率電力電子器件組成的電壓源換流器(VSC)，可以靈活快捷地改變電能輸送的大小和方向，并提供更優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。“多端”是相對于“兩端”而言，指兩端以上的柔性直流輸電工程，其中兩端直流僅能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的直流功率傳送，多端可以實(shí)現(xiàn)對多個電源點(diǎn)(如風(fēng)電場、分散式小水電等)的接入或多個負(fù)荷點(diǎn)的同時(shí)供電。

此次建成的南澳多端柔性直流輸電工程，也是世界上首個四端柔性直流輸電工程，目前分別在南澳島上的青澳、金牛各建設(shè)一座換流站，在大陸澄海區(qū)建設(shè)一座換流站，容量分別為5萬千瓦、10萬千瓦和20萬千瓦，建設(shè)直流電纜混合輸電線路40.7公里，未來島上還將建設(shè)一座接納近海風(fēng)電的換流站。

柔性直流輸電技術(shù)優(yōu)勢明顯

那么，柔性直流輸電技術(shù)具有什么優(yōu)勢呢?據(jù)介紹，與傳統(tǒng)直流輸電相比，柔性直流輸電的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在孤島供電、有功功率與無功功率控制等方面。如在孤島供電中，常規(guī)直流要求在島上具備發(fā)電機(jī)組之類的電源點(diǎn)，而柔性直流輸電只需設(shè)備啟動的電源。

與交流輸電相比，柔性直流輸電的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在長距離輸電、新能源消納、成本控制等方面。如在長距離電纜輸電中，交流電纜越長，電能損耗越高，輸送的有效電能越少，就像燒好的開水沿著管子往外送，管子越長，水溫越低，末端用戶就用不上熱水了，而柔性直流則相當(dāng)于一根保溫管，即使到末端用戶，水溫都是恒定的。

南澳多端柔性直流輸電工程項(xiàng)目工程師許樹楷也介紹：“多端系統(tǒng)可以將多個海上風(fēng)電場、孤立海島與大陸連接起來，構(gòu)成直流網(wǎng)絡(luò)，在節(jié)省投資與減少海域資源占用的情況下，既滿足海島電力需求，同時(shí)還能將富余電能送往大陸。”

因此，柔性直流輸電技術(shù)是改變電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略性選擇，可以提高現(xiàn)有輸配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平，促進(jìn)可再生能源低成本、模塊化開發(fā)利用，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級與優(yōu)化，解決我國能源領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保等重大問題。

我國站在世界輸電技術(shù)的前沿

由此可見，集如此多優(yōu)勢于一身的柔性直流輸電技術(shù)自然受到世界主要發(fā)達(dá)國家的重視，相關(guān)技術(shù)資料鮮有公開，而且，多端柔性直流比兩端柔性直流要復(fù)雜得多，如此次建成的南澳多端柔性直流輸電工程集大型風(fēng)電場接入、柔性多端直流輸電、海底直流電纜等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)于一體。

許樹楷表示：“此次南澳工程的自主創(chuàng)新不但體現(xiàn)在科研團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難的決心，更為重要的是，我們走在了世界直流輸電技術(shù)的前列。”南澳多端柔性直流輸電工程將已基本成型的兩端柔性直流系統(tǒng)擴(kuò)展到多端，實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)核心技術(shù)，設(shè)備制造廠商全都是國內(nèi)廠家，如每一端的接口與設(shè)備都選用了不同型號，來自于包括央企、民營企業(yè)等在內(nèi)的國內(nèi)不同廠商的設(shè)備。

對于柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展，南網(wǎng)科學(xué)研究院院長饒宏曾表示：“柔性直流輸電將面臨如何實(shí)現(xiàn)高電壓、大功率、架空線使用、混合結(jié)構(gòu)直流輸電等方面的挑戰(zhàn)。南網(wǎng)將通過進(jìn)一步的研究和試點(diǎn)，使該技術(shù)在大規(guī)模風(fēng)電場接入系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)提高供電可靠性、緩解負(fù)荷密集地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行壓力等更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。”