柔性直流是繼交流、常規直流之後,目前世界上可控性最高、適應性最好的輸電技術,被譽為“電力電子技術皇冠上的寶石”與“21世紀最為振奮人心的輸電技術革命”。那麼,今天小編帶大傢瞭解一下。
柔性直流輸電指的是基於電壓源換流器(ValtageSourceConverter,VSC)的高壓直流輸電(HVDC),起源於20世紀90年代末,它將半控型電力電子器件升級為全控型電力電子器件,具有響應速度快、可控性好、運行方式靈活、可向無源網絡供電、不會出現換相失敗及易於構成多端直流系統等優點。柔性直流可以形象地比喻為電網中的可控“水壩”,兼容並蓄的精準控制電能潮流的方向、大小。
柔性直流輸電是在常規直流輸電的基礎上發展起來的,因此傳統的直流輸電技術具有的優點,柔性輸電大都具有。此外,柔性輸電還具有一些自身的優點:
1)潮流反轉方便快捷,現有交流系統的輸電能力強,交流電網的功角穩定性高。
2)事故後可快速恢復供電和黑啟動,可以向無源電網供電,受端系統可以是無源網絡,不需要濾波器開關。
3)設計具有緊湊化、模塊化的特點,易於移動、安裝、調試和維護,易於擴展和實現多端直流輸電等優點。
4)采用雙極運行,不需要接地極,沒有註入地下的電流。
柔性直流輸電技術也有其缺點,比如系統損耗大,不能控制直流側故障時的故障電流等。柔性直流輸電系統不能閉鎖直流側短路故障時的故障電流,在故障發生後隻能通過斷開交流側斷路器來切除故障。可以使用的最佳解決方式是通過使用直流電纜來提高系統的可靠性和可用率。
柔性直流輸電的發展歷史最早可以追溯到1997年,ABB公司在瑞典中部的Hallsjon和Grangesberg之間建成首條工業試驗VSV-HVDC(柔性直流輸電)工程。
2006年5月,國傢電網公司瞄準這一電力領域最前沿、最迫切、最有挑戰性和最具應用前景的高端技術,組織國內權威專傢在北京召開《柔性直流輸電系統關鍵技術研究框架》研討會。
2007年年底,時任國網上海市電力公司總工程師的滕樂天果斷決策,在上海南匯風電場開展柔性直流輸電技術工程示范。
2010年7月,首個MMC換流閥子模塊樣機開始試組裝。至此VSV-HVDC(柔性直流輸電)技術作為一種新興的輸電技術在中國進入大發展的高應用階段。
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目前,國內柔性直流工程應用案例也有很多:
(1)中國杭州江東新城智能柔性直流配電網工程——全國首個智能柔性直流配電網示范工程(2018-8-29正式投入運行)。
(2)中國貴州城市配電網柔性互聯網工程——國內首個無端直流配電示范工程(2018-9-30正式投入運行)。
(3)中國張北柔性變電站及交直流配電網科技示范工程,是世界首個實現直流電網構建的重大科技示范工程。(2018-12-26正式投入運行)。
根據測算,這個張北柔性直流工程一年就可以輸送約141億千瓦時的清潔能源,相當於北京市用電量的十分之一。有瞭這張電網,可以實現2022年北京冬奧會場館100%清潔能源供電,是國網冀北電力服務綠色冬奧的“涉奧六大工程”之一。這個666公裡的四端柔性直流電網,創造瞭12項世界第一,核心技術和關鍵設備均為首創。是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、首個具有網絡特性的直流電網工程。
除瞭這些項目之外,我國還有很多與柔性直流工程相關的項目,就不一一列出瞭。目前,我國風能、太陽能資源開發集中度高,且遠離負荷中心,柔性直流輸電技術以其顯著的技術特點和優勢,在新能源並網領域具有廣闊的應用前景。此外,柔性直流輸電技術在孤島供電和城市配網供電領域,以及構築未來的直流輸電網絡方面,同樣具有較大的應用潛力。隨著新能源的快速發展和環境保護要求的提高,我國對柔性直流輸電技術也呈現出強勁的市場需求。
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