当前,开发利用清洁能源已经成为全球性共识,但是大规模清洁能源并网依然是一个世界性挑战,是清洁能源快速发展的刚性制约因素之一。柔性直流输电恰恰可以依靠自身的灵活可控性,促成清洁能源在更大范围内高效汇集、灵活传递及分散消纳,因此成为了攻克清洁能源并网难问题的关键性技术,堪称可以“以柔克刚”。
柔性直流输电技术是一种新型直流输电技术,它将半控型电力电子器件升级为全控型电力电子器件,不仅具备输送容量大、功率损耗小、可以实现非同步电网联络等常规直流输电技术的所有优点,还让直流输电的适应能力上了一个新台阶。
“如果将输电线路比作水管,柔性输电技术就相当于在水管中安装了一个灵活可控的水泵,能够精准地控制水流的方向、速度和流量。”厦门柔直工程调试副总指挥邓超平博士形象地描述到。它可以对有功和无功功率进行独立控制,不再需要配置容量巨大的无功补偿装置,运行方式更加灵活,系统可控性也获得了极大的提升。
国网能源研究院教授级高工冯庆东对本刊记者表示,柔性直流输电在清洁能源并网、向弱交流系统甚至无源系统送电、大型城市地下供电等领域具有广阔的应用前景。尤其是在清洁能源并网方面,柔性直流输电技术目前已经支持多直流馈入,可以灵活地将多个站点的风电、太阳能、小水电等接入输电走廊,这让它与清洁能源并网的适配性进一步增强。
能源互联网新突破
厦门柔直工程的突破创新与生俱来,新建的浦园、鹭岛两座换流站是集中体现。据鹭岛换流站项目总工欧阳杰介绍,两座换流站的4座联合楼均采用全钢结构,钢结构跨度为47.2米,是目前国内换流站中跨度最大的,在设计与施工方面面临着巨大挑战。由此可以管窥,建设这一“世界上首个”并不容易。
其实,从2011年中国首个柔直工程——±30千伏上海南汇柔性直流输电示范工程,到如今的厦门柔直工程,一路走来,依托自主创新,中国柔性直流输电正在快速向大容量、多端、双极、背靠背等多个研究方向开展实践和探索,“填补多项世界相关技术空白”已经成为“新常态”。
英雄所见略同,在探索新能源消纳的道路上,柔性直流输电已经成为全球电力抢占的下一个制高点。目前,世界范围内至少有16个国家均有柔性直流输电工程投运或在建。在欧洲,为了将远海风电、欧洲北部水电以及来自北非的太阳能接入电网,一个以柔性直流输电技术为支撑的能源互联网已经进入实施阶段。
在未来,基于全球能源互联网倡议,对柔性直流输电技术的需求显得尤为迫切。国网智能电网研究院副院长汤广福表示,为了满足全球能源互联网构建需求,需要在更高电压等级的柔性直流换流技术及装备、基于架空线路的柔性直流输电技术等领域进一步发力。