柔性直流背靠背电网超级工程在港珠澳大桥实际应用

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点击次数:96 更新时间:2022年05月27日09:46:45 打印此页 关闭

5月21日,世界上容量最大、首次在电网负荷中心实现分区互联的柔性直流背靠背电网工程在粤港澳大湾区建成,将大幅提升粤港澳大湾区电力供应保障能力。

粤港澳大湾区直流背靠背电网工程就是分别在广州增城、东莞沙田各新建了一座柔性直流换流站,将粤港澳大湾区电网一分为二,形成两个“背靠背”的独立智能电网。

两个电网“背靠背”就像两个人互相“牵手”,平时“彼此支援”,遇到无法排除的故障“随时放手”,彼此之间有“防火墙”,避免“火烧连营”,一个小区域出现故障可以快速隔离,将停电控制在小范围,有效避免大面积停电。

中国工程院院士、南方电网首席技术专家饶宏表示:“这个工程就是在世界上第一次针对电网复杂结构进行了合理分区,并且第一次运用柔性直流技术把分区电网进行柔性互联,正常时可以相互送电,在故障情况下可以在不到0.1秒的时间里快速进行功率支援,大幅提高了粤港澳大湾区电网的安全稳定水平。”

这项在国际上具有领先水平的电网工程投资99亿元,历时两年建设,带动上下游产业链投资约80亿元,创造了电网工程的多个世界第一。

州工程与东莞工程统称为大湾区直流背靠背工程,是广东目标网架建设的重要组成部分。这一系列工程建设正是南方电网保障粤港澳大湾区能源安全的重要行动。

为避免这种情况,南方电网加快广东目标网架整体建设,根据“基于500kV湾区外环的柔性直流互联方案”,南方电网将广东电网大致分为东西片区。在粤港澳大湾区外围构建500kV外环线路,中心处通过柔直背靠背工程实现东西柔性互联;内部大致以珠江口为界,东西两侧利用500kV柔性直流线路背靠背互联。

以粤港澳大湾区外环为支撑,广东电网将形成东西区电网。其中东区电网为珠东北、珠东南两个供电分区和粤东电源送出分区,西区电网为珠西北、珠西南两个供电分区和粤西电源送出分区。各分区通过2~3个通道与外环相连。

由此,通过对电网合理分层分区,构建容量充足、结构清晰、运行高效、事故可控的主网架结构,避免“把鸡蛋放进同一个篮子”,将能有效化解电网短路电流超标、多直流落点风险、大面积停电三大问题。背靠背柔性直流输电技术指的是柔性直流与常规直流组合模式的直流输电技术。由于交直流混合运行电网结构日趋复杂,发生多回直流同时闭锁或相继闭锁故障的风险加大,对电网整体安全稳定运行造成威胁。将两个电网主网异步联网,可有效化解交直流功率转移引起的电网安全稳定问题,简化复杂故障下电网安全稳定控制策略,避免大面积停电风险,大幅度提高电网主网架的安全供电可靠性。

自2013年做南澳多端柔性直流输电系统工程开始,南方电网通过鲁西直流背靠背工程、昆柳龙直流工程实现了柔直技术在主电网的应用,掌握了特高压多端柔性直流技术。值得一提的是,鲁西背靠背直流工程是世界上首次采用大容量柔直与常规直流组合模式的背靠背直流工程,实现了云南电网与南方电网主网全部异步联网。

而现在,通过控制系统的进步,广东电网进一步形成了异同步电网格局。中国工程院院士、南方电网公司专家委员会名誉主任委员李立浧提出,不同于以前的纯交流电网,也不同于以往通过直流背靠背将两个电网隔开的异步电网,“我们是世界上第一次用异同步电网这个名字,广东电网变成一个异同步电网格局很有意义,对世界电网的发展都很有意义。”

广东电网相关负责人介绍,异同步指的是电网在不同运行状态下呈现的形态。直流异同步控制功能兼顾了交直流输电的优点。出现故障时,它自动识别故障,实现电网异步,起到“防火墙”作用。常态运行时,可以模拟成交流线路,保留原有交流通道的紧急支援能力,实现两侧交流电网的功率自动互济,无需调度人员下发功率指令,电网潮流自动可控。这背后正是控制保护策略在起作用。

广东正规模化开发海上风电,推动项目集中连片开发利用,打造粤东、粤西千万千瓦级海上风电基地,支撑可再生能源快速发展。具有随机性、间歇性、波动性特征的新能源将大规模并网、分布式能源系统、电动汽车、储能等交互式能源设施广泛接入,将从发输配用各个环节深刻影响电力系统运行。

近几年的数据显示,粤港澳大湾区是华南电力负荷最为集中的区域——珠三角地区负荷占广东全省负荷的77%。广东电网通过“八交十一直”输电通道受入西电,占供电负荷的三分之一。高负荷密度、多直流馈入等特征,使得珠三角电网自然形成了高强度联结的网架结构。

然而,过于紧密、复杂的网架结构也是导致短路电流超标、交直流交互影响大、事故大范围扩散、运行特性复杂、“第三道防线”设置困难等问题的核心原因。由于电力负荷集中,500kV变电站与输电线路特别密集,极易造成电网短路。而且作为我国接受西电东送规模最大的省级电网,一旦“支流”堵塞,就会造成“干流”水位暴涨,最终“洪水泛滥”。

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