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(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程正式投產(chǎn)，將粵港澳大灣區(qū)電網(wǎng)核心區(qū)域一分為二，成為兩個“背靠背”的相對獨立智能電網(wǎng)，進一步優(yōu)化大灣區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，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(wǎng)科研團隊自主研發(fā)的多直流復(fù)雜電網(wǎng)異步分區(qū)及柔性互聯(lián)技術(shù)，讓兩個獨立電網(wǎng)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(lián) 打造特大型多直流電網(wǎng)發(fā)展新模式
廣東電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)模龐大、聯(lián)系緊密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，將一個復(fù)雜龐大的電網(wǎng)“分區(qū)”并不容易，就像是做一場“大手術(shù)”，要制定一個安全完備的手術(shù)方案，必須要解決大腦、心臟等方方面面的問題。“這是在世界上第一次針對復(fù)雜電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行合理分區(qū)、柔性互聯(lián)，涉及多直流復(fù)雜電網(wǎng)分區(qū)和柔性互聯(lián)等原創(chuàng)技術(shù)，可大幅提高粵港澳大灣區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平。”中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席科學(xué)家饒宏說。為此，南網(wǎng)科研院組織了系統(tǒng)、直流、仿真、設(shè)備和高壓等多個專業(yè)的精銳力量，組成了一支“柔性直流背靠背技術(shù)攻關(guān)團隊”，全面開展技術(shù)梳理。
如何讓“背靠背”的兩個電網(wǎng)更好地實現(xiàn)相互之間的緊急支援?在以往的電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)就像“南水北調(diào)”工程，它的傳輸功率是受控運行的;而交流系統(tǒng)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(tǒng)必須要接收到具體指令才會作出反應(yīng)，這樣一來就難以在緊急情況下實現(xiàn)快速支援。此時，一個想法出現(xiàn)在南網(wǎng)科研院項目控制保護負責(zé)人黃偉煌博士腦海中——能否在交流系統(tǒng)正常時，將柔性直流“模擬”成一條交流聯(lián)絡(luò)線，根據(jù)系統(tǒng)需求“自動調(diào)整”功率進行快速支援;當(dāng)交流系統(tǒng)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(xué)術(shù)資料，與不同專業(yè)人員多次開展技術(shù)論證會，考慮的技術(shù)細節(jié)越來越深入。通過無數(shù)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(guān)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(xiàn)場調(diào)試成功，整個團隊激動不已。這是國內(nèi)首次成功實現(xiàn)柔直異同步控制。
此外，攻關(guān)團隊高質(zhì)量完成了三大類共17項專題研究，創(chuàng)新提出“2×1500兆瓦雙單元并聯(lián)運行”的總體方案，實現(xiàn)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(qū)高密度負荷中心電網(wǎng)運行風(fēng)險，顯著提升了廣東電網(wǎng)電力供應(yīng)和配置能力，在國際上走出了一條特大型交直流電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的南網(wǎng)之路。
靈活可靠 打造國際領(lǐng)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(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程需要具備超高的靈活性和可靠性。“工程處在粵港澳大灣區(qū)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。”項目副經(jīng)理侯婷說。
為進一步提升工程的動態(tài)性能和供電可靠性，攻關(guān)團隊首創(chuàng)百微秒級“超低鏈路延時”設(shè)計、百毫秒級“功率潮流在線翻轉(zhuǎn)”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(shù)方案，同時組織研制了全國產(chǎn)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(shù)性能。
目前，廣東背靠背的控制鏈路延時已經(jīng)低至100多微秒左右，也就是說，控制系統(tǒng)從感受到電網(wǎng)的電壓電流開始，到作出反應(yīng)，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(wěn)定性的高頻諧振風(fēng)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(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定提供快速支撐;更是可以在0.1秒內(nèi)實現(xiàn)功率在兩個片區(qū)電網(wǎng)之間的“全額翻轉(zhuǎn)”，眼睛還沒眨完就可以完成廣東東西電網(wǎng)區(qū)域之間的全額緊急功率支援。
從2019年至2022年，粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程建設(shè)歷時3年多，在這一過程中，南網(wǎng)科研院攻關(guān)團隊為工程的順利實施提供了全過程全方位的核心技術(shù)支撐。未來，這支隊伍將繼續(xù)不畏艱難，迎難而上，為南方電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行保駕護航。 (金南汐 周慧)
作者：金南汐 周慧
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