张北柔性直流电网工程设备安装加速
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来源: 中国电力新闻网 作者: 日期: 19.12.19

世界首个柔性直流电网工程设备安装加速

挺起装备制造跨越发展脊梁

南瑞继保多项装备研发国际领先,张北柔性直流工程推动装备技术迈向新高度

秦虹

  拥有多项世界之最的张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程(简称“张北柔性直流工程”),从建设之初就受到了业内的广泛关注。今年9月,张北柔性直流工程北京换流站的7台换流变压器全部到位。由南京南瑞继保电气有限公司(简称“南瑞继保”)承担的张北柔性直流电网安全稳定控制系统通过出厂验收。11月29日,冀北电科院联合南瑞继保完成了张北换流站四台高压直流断路器小电流及额定电流分断试验。

  不难看出,该工程电网设备安装加速。

  “多项设备研发,不只是在做一个示范工程,更是借助示范工程推动一个领域的技术进步。”南瑞继保研究院柔性所副所长卢宇接受中国电力报记者采访时表示,南瑞继保作为张北柔性直流工程的主要设备供应企业,承担了四端柔性直流电网控制保护系统、安全稳定控制系统的整体供货,以及张北站高压大容量换流阀、张北站和北京站高压直流断路器、高速电子式测量装置的供货。这些高端装备是南瑞继保近年来在高压大容量柔性直流输电领域取得的重大科研创新成果,涵盖一次和二次核心装备,整体技术处于国际领先水平。

  控制保护领域存在三大难点

  “与以往的柔性直流工程相比,张北柔性直流工程有三点不同,对设备提出了全新的挑战。”卢宇说。

  一是张北柔性直流工程具备“网孔”结构,是首个真正意义上的直流电网。不同于以往的多端柔直工程,这种网孔结构意味着每两个站间都有多个传输路径,协调运行方式和故障模式成倍增加,增加了控制保护策略的设计难度。

  二是张北柔性直流工程是国内首个使用架空线的柔性直流输电工程。经济性和可靠性俱佳的半桥拓扑遇上架空线,就需要引入直流断路器这样一种全新的设备来隔离直流线路故障,保障其余系统的正常运行。

  三是张北柔性直流工程是第一个以风电、光伏、储能多能互补、多点灵活配给为目标的柔直工程。不仅要克服可再生能源发电间歇性与不稳定性,还要平衡四通八达的功率传输,既是柔性直流输电技术先进性的体现,也是对系统控制能力的挑战。

  卢宇总结说:“张北柔性直流工程代表着对未来电网新型补充形态的探索,面临着大量的基础性、关键性技术问题,突破了这些难题,技术就能向前迈出一大步。”

  突破壁垒,打一个漂亮的翻身仗

  “自设备研制以来我们就一直在克服各种困难。比如全新的混合式高压直流断路器,它与传统的断路器完全不同,主要依靠电力电子器件的电流控制能力配合快速开关来实现直流开断,国外提出了完全使用全控器件的设备方案,曾一度被认为是唯一方案。我们需要另寻路径。”卢宇说。经过反复的仿真和试验,南瑞继保创新提出整流型H桥直流断路器拓扑,不仅打破了国外专利壁垒,而且在整体可靠性、经济性上全面超越国外技术,打了一个漂亮的翻身仗。

  卢宇举例说,在系统控制保护方面,网孔状直流电网换流站协调控制、接入新能源孤岛系统的电压频率控制、直流超高速保护原理突破等,经过不断的仿真试验、无数次方案调整,南瑞继保最终找到了最优路径。

  工程设备牵一发而动全身。为兼顾张北柔性直流工程中新能源传输的最大化和设备运行安全,该工程直流线路保护动作和直流断路器的分断过程均要求在3毫秒以内实现,换流阀的过流保护要求在百微秒级实现。卢宇说:“高压大容量的直流电网做到这样的快速控制,难度可想而知。通过多年来建立的产品协同开发机制,最终南瑞继保实现了换流阀保护百微秒级。” “研发就是一个不断克服困难的过程,只有研发工作做扎实了,设备才更高效。示范工程现场试验过程,设备达到平稳运行和灵活切换,背后都是点点滴滴技术努力的结果。”卢宇道出了高端设备研发的艰辛。

  未来需让“大脑”更高效智能

  柔性直流控制系统是柔性直流输电系统的“大脑”,研发该系统的最终目标是让这个“大脑”更智能、更高效、更可靠。

  “近期,柔性直流工程控制技术研究应向三个方向发展,一是策略方向的研究,提高控制系统的鲁棒性和灵活性,尤其在交流电网新能源、极弱交流系统等各种系统条件下适应性,并能利用柔性直流的能力为交流系统提供有力支撑;二是提升柔性直流控制硬件性能,实现柔性直流的快速精确控制;三是研究柔性直流控制的准确仿真建模技术,柔性直流技术的应用要求电网稳定研究从机电暂态进入电磁暂态阶段。”卢宇给出了他的研发意见。

责任编辑:高慧君  投稿邮箱:网上投稿

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