需求篇

大連電網(wǎng)　為什么要一條跨海輸電“動(dòng)脈”？

這是大連南部電網(wǎng)從“C”形到“O”形、大幅度提升抵御自然災(zāi)害能力的需要

大連市政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心集中于南部地區(qū)，該區(qū)域?qū)﹄娋W(wǎng)供電能力和供電可靠性要求很高。大連南部電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)接的唯一通道處于市區(qū)與東北大陸連接處大連灣和金州新區(qū)之間地域，十分狹窄：長(zhǎng)約10千米，最窄處不足3千米。這就是大連灣基礎(chǔ)設(shè)備廊道，也是大連電網(wǎng)與遼寧主網(wǎng)相聯(lián)的唯一通道。但正是在這個(gè)狹長(zhǎng)地帶，集中穿過(guò)了承擔(dān)整個(gè)大連市區(qū)和旅順地區(qū)供電任務(wù)的3回500千伏線路和6回220千伏線路。大連市區(qū)南部電網(wǎng)重要輸電通道受地理?xiàng)l件限制，采取了同塔四回路架設(shè)方式，因此，整個(gè)大連南部電網(wǎng)被迫形成了一個(gè)“C”形電網(wǎng)。

大連電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備走廊地區(qū)屬于溫帶海洋季風(fēng)性氣候。冬春季節(jié)受西伯利亞冷空氣影響頻繁，在冷暖氣流交匯下容易產(chǎn)生惡劣天氣，再加上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，使得電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害的能力明顯不足。

2007年，發(fā)生在大連的“3·4”風(fēng)暴潮災(zāi)害，重創(chuàng)大連電網(wǎng)。當(dāng)日22時(shí)左右，大連電網(wǎng)與遼寧主網(wǎng)解列，孤網(wǎng)運(yùn)行。風(fēng)暴潮造成大連地區(qū)最多時(shí)共有14座220千伏變電站停電，損失負(fù)荷約100萬(wàn)千瓦，給當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和人民群眾生活帶來(lái)嚴(yán)重威脅。風(fēng)暴潮中，大連電網(wǎng)經(jīng)歷了3小時(shí)15分鐘的單運(yùn)行考驗(yàn)，地區(qū)停電面積近90％，負(fù)荷損失近80％，幾乎造成全部停電的惡劣事故。2009年，盡管遼寧中南部環(huán)網(wǎng)投運(yùn)徹底結(jié)束了大連北部電網(wǎng)單一時(shí)段通道的歷史，提高了抵御自然災(zāi)害的能力，但大連電網(wǎng)仍然存在城市核心地區(qū)大面積停電的事故隱患。

為從根本上消除大連電網(wǎng)存在的隱患，遼寧省電力有限公司和大連供電公司積極探索建立向大連市區(qū)供電的跨海輸電通道。鑒于大連市一面靠山、三面環(huán)海的特殊地理?xiàng)l件，大連供電公司綜合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，超前開展了大連海上柔性直流輸電工程可行性研究，并連續(xù)近3年開展充分論證，積極爭(zhēng)取項(xiàng)目立項(xiàng)。在國(guó)家電網(wǎng)公司及地方政府的支持下，2011年年底，大連海上柔性直流輸電工程獲得遼寧省發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)。該工程總投資51億元（占遼寧電網(wǎng)年投資的三分之一），計(jì)劃2013年年底建成投運(yùn)。

這一工程輸送容量為100萬(wàn)千瓦，直流電壓等級(jí)選擇為±320千伏，工程路徑含陸地和海上兩部分，其中，海上路徑起自大連開發(fā)區(qū)董家溝村送端換流站，通過(guò)直流電纜從小窯灣入海，穿越大連港（601880，股吧）海區(qū)至港東受端換流站，全長(zhǎng)54千米。

大連海上柔性直流輸電工程的建成投運(yùn)將實(shí)現(xiàn)大連南部電網(wǎng)由現(xiàn)在的“C”形電網(wǎng)閉合成完美的“O”形電網(wǎng)，并形成海路輸電線路雙通道、交直流混合的供電格局，使大連地區(qū)供電和抵御自然災(zāi)害能力大幅度提升。

方案篇

大連南部電網(wǎng)從“C”到“O”　為什么非柔性直流不可？

交流方案和普通直流方案都存在占地較大、輸送能力不足、安全性較差等不利之處

從滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)的電力需求、避免自然災(zāi)害影響大連南部電網(wǎng)供電角度來(lái)看，開辟跨海輸電通道顯得極為必要。但，大連跨海輸電，一定需要一條柔性直流輸電線路嗎？

國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院專家賀之淵告訴記者，根據(jù)工程前期研究，大連跨海輸電通道有采用交流方案、直流方案兩種思路。

先看交流輸電技術(shù)方案。賀之淵稱，如果采用交流方案、實(shí)施大連市區(qū)南部電網(wǎng)增容改造，則存在重新形成電磁環(huán)網(wǎng)、輸送能力嚴(yán)重不足、征地施工難度大等問(wèn)題。

具體來(lái)看，若采用交流方案，將導(dǎo)致大連500千伏金家變與雁水變220千伏間重新形成有重大事故隱患的高低壓電磁環(huán)網(wǎng)，這顯然是與大連電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行、提高供電可靠性的要求背道而馳。在這種情況下，若大連雁水同塔4回線路同時(shí)故障，就可能導(dǎo)致100萬(wàn)千瓦以上電力瞬間轉(zhuǎn)移到新建交流輸電線路，從而引起新建交流線路過(guò)負(fù)荷。而且，如采用交流架空線方案，因大連市南輸電走廊緊張，部分老舊變電站改造擴(kuò)建將十分困難。另外，如果采用交流電纜作為傳輸線路，需要新征土地用于加裝并聯(lián)補(bǔ)償裝置，而交流電纜必須分開敷設(shè)在不同電纜溝中，整體施工難度較大。

那么，采用直流輸電技術(shù)方案呢？賀之淵介紹，若采用直流方案，存在常規(guī)直流與柔性直流兩種方案。其中，常規(guī)直流的換流站占地較大，對(duì)于寸土寸金的大連市區(qū)來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)性欠佳。另外，常規(guī)直流所聯(lián)接的交流電網(wǎng)必須是強(qiáng)電網(wǎng)，而大連市區(qū)南部沒(méi)有足夠的電源容量。另外，常規(guī)直流輸電自身不能維持電壓和頻率的穩(wěn)定，無(wú)法提升電網(wǎng)的供電可靠性和供電質(zhì)量。

在分析了交流方案和普通直流方案的不利之處后，專家將眼光放在了柔性直流方案上。他們認(rèn)為，考慮大連市區(qū)南部地區(qū)特殊的地理環(huán)境及對(duì)電網(wǎng)供電能力和可靠性的要求，采用柔性直流輸電技術(shù)是一個(gè)較好的方案。

柔性直流輸電線路技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始發(fā)展的一種基于全控電力電子器件的新一代直流技術(shù)，是普通直流輸電技術(shù)的更新?lián)Q代，具有環(huán)保性好、占地面積小等突出優(yōu)點(diǎn)，為可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、大型城市中心和孤島供電等領(lǐng)域提供了一個(gè)嶄新的解決方案。

柔性直流輸電不增加短路電流，也不存在電磁環(huán)網(wǎng)問(wèn)題，而且能穩(wěn)定提供有功功率。賀之淵說(shuō)，采用柔性直流，即使大連北部地區(qū)同塔四回線路同時(shí)發(fā)生故障的極端情況，也不會(huì)出現(xiàn)交流方案中所存在的功率瞬間轉(zhuǎn)移，從而可最大限度地保障大連市南地區(qū)的供電可靠性。柔性直流輸電還能改善大連南部電網(wǎng)電能質(zhì)量和可靠性，具備黑啟動(dòng)能力。

另外，從施工角度看，柔性直流工程施工較為方便。專家介紹，采用柔性直流無(wú)需新征地來(lái)加裝補(bǔ)償裝置，所需兩根電纜可直接捆綁在一起，敷設(shè)在同一條電纜溝中，這樣，輸電走廊審批較為容易。

對(duì)比交流、普通直流、柔性直流方案后，專家發(fā)現(xiàn)，大連電網(wǎng)第二條輸電通道采用跨海柔性直流技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)大連市區(qū)現(xiàn)有的“C”形供電結(jié)構(gòu)到“O”形環(huán)形結(jié)構(gòu)的完美閉合，徹底解決大連市區(qū)南部第二路電源問(wèn)題。

應(yīng)用篇

世界最大柔性直流工程 技術(shù)上可行嗎？

公司攻克五方面難題，已經(jīng)全面掌握系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)、核心設(shè)備研制及試驗(yàn)等核心技術(shù)

大連跨海柔性直流輸電工程，是世界已知容量最大的柔直工程。100萬(wàn)千瓦／±320千伏大連跨海柔性直流工程將額定電壓、電流推向了頂峰，已達(dá)到可關(guān)斷器件的承受極限。那么，柔性直流工程從技術(shù)角度可行嗎？

近日，帶著這個(gè)問(wèn)題，記者走進(jìn)國(guó)網(wǎng)智研院中電普瑞公司一探究竟。

普瑞公司的林暢告訴記者，為了最大限度地提高工程的可行性，他們依托國(guó)家電網(wǎng)公司相關(guān)重點(diǎn)科技項(xiàng)目，在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、換流閥研制、閥基控制設(shè)備研制、閥型式試驗(yàn)方法與技術(shù)、閥控設(shè)備全功能全規(guī)模測(cè)試方法與技術(shù)等五方面開展了技術(shù)攻關(guān)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面突破。

柔直工程身軀系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)方面，該公司在亞洲第一條柔性直流工程上海南匯柔直示范工程的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，確定了換流站的合理運(yùn)行區(qū)間；完成綜合系統(tǒng)功率最優(yōu)傳輸、保護(hù)要求、避免系統(tǒng)諧振等多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主回路、主要設(shè)備參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)備選型；創(chuàng)造性完成了±320千伏柔直系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合設(shè)計(jì)；完成了適用城市供電的控制保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；建立了大連柔性直流工程詳細(xì)電磁暫態(tài)模型，完成了柔直接入系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)性能分析與計(jì)算。

柔直工程心臟換流閥研制方面，該公司成功解決了高電壓、大電流、強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下?lián)Q流閥散熱、電壓尖峰抑制、電磁兼容問(wèn)題；創(chuàng)造性完成了高速旁路開關(guān)和超低電壓下晶閘管強(qiáng)制觸發(fā)設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了低電感、低局放、防水、防爆、防離子擴(kuò)散、強(qiáng)抗電磁干擾設(shè)計(jì)；成功研制了世界首個(gè)100萬(wàn)千瓦／±320千伏柔性直流換流閥。

柔直工程神經(jīng)閥控設(shè)備研制方面，該公司提出了低開關(guān)頻率電容平衡優(yōu)化控制方法和多層面能量平衡橋臂電流控制策略；采用高、低電位分級(jí)分層系統(tǒng)架構(gòu)，研制的100萬(wàn)千瓦／±320千伏柔性直流換流閥閥控設(shè)備可靠性高，能夠滿足換流閥復(fù)雜多目標(biāo)控制的要求。

柔直工程心臟測(cè)試儀閥型式試驗(yàn)方法與技術(shù)方面，該公司提出了模塊化多電平換流閥全工況等效試驗(yàn)方法，完成了世界首套全功率交換式可關(guān)斷器件閥成套試驗(yàn)裝置研制，滿足±500千伏等級(jí)柔直換流閥運(yùn)行試驗(yàn)要求。

換流站神經(jīng)測(cè)試儀閥控設(shè)備測(cè)試方法與技術(shù)方面，該公司實(shí)現(xiàn)了世界上規(guī)模最大的一體化柔直換流閥閥控設(shè)備全規(guī)模動(dòng)模平臺(tái)研制，能夠?qū)崿F(xiàn)閥控設(shè)備全功能全規(guī)模測(cè)試。

可以說(shuō)，普瑞公司已從系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、核心設(shè)備研制、試驗(yàn)技術(shù)等方面全面掌握高壓大容量柔性直流工程核心技術(shù)，我國(guó)100萬(wàn)千瓦／±320千伏柔性直流輸電技術(shù)已具備工程應(yīng)用的條件。

記者了解到，下一步，普瑞公司將進(jìn)一步在±320千伏柔性直流電纜制造、海纜敷設(shè)、工程建設(shè)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、工程運(yùn)行與維護(hù)等方面開展工作。

“工程開工后，雖然應(yīng)用方面還有一些工作要做，但已經(jīng)沒(méi)有不可克服的難題。”普瑞公司負(fù)責(zé)人說(shuō)。

鏈接

中國(guó)柔性直流大事記

2006年，國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)柔直研究。

2006～2008年，公司柔直研究科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次建立了柔直研究的基礎(chǔ)理論體系。

2011年7月25日，亞洲首項(xiàng)柔性直流輸電示范工程上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程投入正式運(yùn)行。中電普瑞工程公司成為繼ABB、西門子之后，世界第三家具備柔直成套設(shè)備研發(fā)和工程實(shí)施能力的企業(yè)。

2012年12月14日，舟山多端柔性直流輸電示范工程獲得浙江省發(fā)展和改革委員會(huì)項(xiàng)目核準(zhǔn)批復(fù)。舟山多端柔性直流輸電示范工程是世界上第一個(gè)五端柔性直流輸電工程。該工程將新建換流站5座，實(shí)現(xiàn)舟山多個(gè)海島電網(wǎng)之間的直流互聯(lián)。

2013年3月5日，國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院、遼寧省電力有限公司共同研制的100萬(wàn)千瓦／±320千伏柔性直流換流閥及閥控設(shè)備技術(shù)通過(guò)國(guó)家能源局組織的成果鑒定，為大連跨海柔性直流工程打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。