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打造“硬核”技術 建起大灣區電網“防火墻”

信息來源:南方電網報  發布時間:2022-05-27

  5月25日,世界上容量最大的柔性直流背靠背工程——粵港澳大灣區直流背靠背電網工程正式投產,將粵港澳大灣區電網核心區域一分為二,成為兩個“背靠背”的相對獨立智能電網,進一步優化大灣區網架結構,全力保障迎峰度夏期間供電安全可靠。

  該工程運用了南方電網科研團隊自主研發的多直流復雜電網異步分區及柔性互聯技術,讓兩個獨立電網平時能夠互相“牽手”、彼此支援,遇到無法排除的故障就“放手”、避免“火燒連營”。

  柔性互聯 打造特大型多直流電網發展新模式

  廣東電網網架規模龐大、聯系緊密、結構復雜,將一個復雜龐大的電網“分區”并不容易,就像是做一場“大手術”,要制定一個安全完備的手術方案,必須要解決大腦、心臟等方方面面的問題?!斑@是在世界上第一次針對復雜電網結構進行合理分區、柔性互聯,涉及多直流復雜電網分區和柔性互聯等原創技術,可大幅提高粵港澳大灣區電網的安全穩定水平?!敝袊こ淘涸菏?、南方電網公司首席科學家饒宏說。為此,南網科研院組織了系統、直流、仿真、設備和高壓等多個專業的精銳力量,組成了一支“柔性直流背靠背技術攻關團隊”,全面開展技術梳理。

  如何讓“背靠背”的兩個電網更好地實現相互之間的緊急支援?在以往的電力系統中,直流系統就像“南水北調”工程,它的傳輸功率是受控運行的;而交流系統則像“河流”,其傳輸功率隨潮流變化而變化。換句話說,直流系統必須要接收到具體指令才會作出反應,這樣一來就難以在緊急情況下實現快速支援。此時,一個想法出現在南網科研院項目控制保護負責人黃偉煌博士腦海中——能否在交流系統正常時,將柔性直流“模擬”成一條交流聯絡線,根據系統需求“自動調整”功率進行快速支援;當交流系統故障時,再通過“換擋”來隔離故障范圍?

  起初這個想法在外界看來非常不可思議。為了驗證這個大膽的想法,團隊成員一起翻閱大量學術資料,與不同專業人員多次開展技術論證會,考慮的技術細節越來越深入。通過無數個日與夜的搭建模型、仿真論證,一個不成熟的想法慢慢變得可行。攻關團隊給這個想法起了一個名字“柔直異同步控制功能”。

  3月14日凌晨,中通道柔直背靠背異同步控制功能現場調試成功,整個團隊激動不已。這是國內首次成功實現柔直異同步控制。

  此外,攻關團隊高質量完成了三大類共17項專題研究,創新提出“2×1500兆瓦雙單元并聯運行”的總體方案,實現了故障隔離、緊急功率支援和短路電流控制三大功能,極大地降低了粵港澳大灣區高密度負荷中心電網運行風險,顯著提升了廣東電網電力供應和配置能力,在國際上走出了一條特大型交直流電網創新發展的南網之路。

  靈活可靠 打造國際領先的控制保護總體方案

  作為世界上容量最大的柔性直流背靠背工程,粵港澳大灣區直流背靠背電網工程需要具備超高的靈活性和可靠性?!肮こ烫幵诨浉郯拇鬄硡^高密度用電負荷中心,工程涉及‘萬億級’的電量需求,出一點差錯都可能影響千家萬戶的供電安全?!表椖扛苯浝砗铈谜f。

  為進一步提升工程的動態性能和供電可靠性,攻關團隊首創百微秒級“超低鏈路延時”設計、百毫秒級“功率潮流在線翻轉”策略、“異同步控制”、“多級旁路和交叉冗余”和“一管兩用”新型旁路晶閘管等技術方案,同時組織研制了全國產化的柔性直流換流閥,顯著提高工程“心臟”換流閥和“大腦”控制保護等核心裝備的技術性能。

  目前,廣東背靠背的控制鏈路延時已經低至100多微秒左右,也就是說,控制系統從感受到電網的電壓電流開始,到作出反應,僅需要一次眨眼所用時間的兩千分之一,比以往的工程縮短了50%至75%,極大地降低了長期以來影響柔性直流工程運行穩定性的高頻諧振風險;從接收到指令到將功率傳輸水平提升到最高所需要的時間小于0.03秒,比以往的工程縮短了50%左右,為大電網電壓和頻率的穩定提供快速支撐;更是可以在0.1秒內實現功率在兩個片區電網之間的“全額翻轉”,眼睛還沒眨完就可以完成廣東東西電網區域之間的全額緊急功率支援。

  從2019年至2022年,粵港澳大灣區直流背靠背電網工程建設歷時3年多,在這一過程中,南網科研院攻關團隊為工程的順利實施提供了全過程全方位的核心技術支撐。未來,這支隊伍將繼續不畏艱難,迎難而上,為南方電網的安全穩定運行保駕護航。 (金南汐 周慧)

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