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世界電壓等級(jí)高、容量大江蘇蘇州南部電網(wǎng)500kV UPFC示范工程投運(yùn),大可提高蘇州南部電網(wǎng)
供電能力約130萬(wàn)kW。
2017年12月19日,世界上電壓等級(jí)高、容量大的江蘇蘇州南部電網(wǎng)500kV統(tǒng)一潮流控制器科技示范工程正式投運(yùn),在世界范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)500kV電網(wǎng)電能流向的靈活、精準(zhǔn)控制,大可提升蘇州電網(wǎng)電能消納能力約130萬(wàn)kW。
“我國(guó)是世界上掌握500kV UPFC成套設(shè)備技術(shù)的國(guó)家。蘇南500kV UPFC工程的投運(yùn),是貫徹黨的十九大精神,建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的又一重大成果,標(biāo)志著國(guó)家電網(wǎng)公司占領(lǐng)了國(guó)際柔性交流輸電技術(shù)制高點(diǎn)。”國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司總工程師陳剛介紹。蘇州是我國(guó)用電負(fù)荷大的地市,2017年夏季高調(diào)度用電負(fù)荷達(dá)2580萬(wàn)kW。其中,蘇州南部地區(qū)用電負(fù)荷接近蘇州的70,其主要電源是錦屏-蘇南特高壓直流送來(lái)的四川水電,及三條500kV交流輸電線路受進(jìn)的三峽水電、安徽淮南煤電以及省內(nèi)電源送電。據(jù)介紹,四川水電季節(jié)性強(qiáng),冬季枯水期送電大幅減少,造成蘇州南部電網(wǎng)三條500kV電力通道無(wú)法保持均衡利用,容易發(fā)生“一半過(guò)載堵塞、一半空置浪費(fèi)”的現(xiàn)象。為進(jìn)一步保障對(duì)蘇州南部的穩(wěn)定供電,國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司投資9.55億元建設(shè)蘇州南部電網(wǎng)500kV UPFC示范工程。該工程位于蘇州市吳中區(qū),于2016年8月23日獲江蘇省發(fā)改委核準(zhǔn),同年11月3日開工。該工程的投運(yùn),相當(dāng)于給蘇州南部電網(wǎng)加裝了一個(gè)“智能導(dǎo)航系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)了電能的“無(wú)人駕駛”。冬季枯水期,四川來(lái)的水電銳減,電力的主線路500kV梅木線將處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài),地區(qū)將面臨停電風(fēng)險(xiǎn);安裝UPFC后,它可以像電網(wǎng)的智能導(dǎo)航系統(tǒng)一樣,將電網(wǎng)電能由自由分布狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芸貭顟B(tài),智能匹配三條交流通道輸電功率,實(shí)現(xiàn)了電能的優(yōu)分布,提升蘇南地區(qū)供電能力130萬(wàn)kW。相比新建輸電線路等傳統(tǒng)解決“擁堵”的方式,節(jié)約投資達(dá)6億元。當(dāng)蘇南地區(qū)出現(xiàn)大范圍電網(wǎng)故障時(shí),UPFC可以提高3條交流線路輸送功率總和,大限度縮小事故造成的停電范圍。此外,UPFC還可有效維持蘇南地區(qū)電壓水平,提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。據(jù)陳剛介紹,工程攻克了大量技術(shù)難點(diǎn),研制了世界上電壓等級(jí)高、容量大的獨(dú)立式串聯(lián)變壓器,世界上電壓等級(jí)高的自冷式交流式晶閘管閥組。工程的投運(yùn),是我國(guó)打造廣泛互聯(lián)、智能互動(dòng)、靈活柔性、安全可控新一代電力系統(tǒng)的有力實(shí)踐,將有效支撐蘇州建設(shè)國(guó)際能源變革發(fā)展典范城市,促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,推動(dòng)民族裝備制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí),進(jìn)一步提升我國(guó)在電工技術(shù)領(lǐng)域的綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,實(shí)現(xiàn)“中國(guó)創(chuàng)造”和“中國(guó)”。早在2015年,我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)UPFC工程——江蘇南京220kV西環(huán)網(wǎng)UPFC工程就在江蘇建成投運(yùn)并成功運(yùn)行。它使南京西環(huán)網(wǎng)供電能力提升了30、約60萬(wàn)kW,替代了一條投資10億元以上的220kV線路。“UPFC在負(fù)荷密度大、供電可靠性要求高、線路廊道資源緊張的地區(qū)具有廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)網(wǎng)江蘇電力在南京和蘇州的實(shí)踐得到了社會(huì)各界的充分肯定,下一步將在國(guó)內(nèi)外多個(gè)類似地區(qū)進(jìn)一步推廣。”國(guó)網(wǎng)江蘇電科院總工程師李群表示。背景介紹一、UPFC的全稱及含義UPFC的全稱是Unified Power Flow Controller,統(tǒng)一潮流控制器。統(tǒng)一潮流控制器是功能全面、技術(shù)復(fù)雜的柔性交流輸電裝置。所謂“統(tǒng)一”,是指UPFC能同時(shí)或選擇性地控制所有影響輸電線路潮流的參數(shù),即能對(duì)電壓、阻抗和相位角進(jìn)行控制,可以同時(shí)并快速地獨(dú)立控制輸電線路中有功功率和無(wú)功功率。這就使得UPFC具有提高電能質(zhì)量、提升系統(tǒng)穩(wěn)定和傳輸容量,以及優(yōu)化無(wú)功功率配置等功能。二、UPFC的作用及特點(diǎn)隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,區(qū)域內(nèi)發(fā)電和負(fù)荷分布不均衡、輸變電設(shè)備潮流分布不均勻問(wèn)題日益突出,設(shè)備重載和輕載問(wèn)題并存,而受制于重載設(shè)備的承受能力、電網(wǎng)供電能力難以得到充分利用。UPFC的作用就是在現(xiàn)有的網(wǎng)架基礎(chǔ)上改善系統(tǒng)的潮流分布,保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。打個(gè)比方,把輸電線路比作公路,潮流比作車流,如果某些路段極其擁堵,而另外一些路段相對(duì)通暢,常規(guī)設(shè)置的紅綠燈路口就會(huì)造成路口混亂,導(dǎo)致不能有效疏導(dǎo)。此時(shí),在擁堵路口設(shè)置交警,根據(jù)堵車復(fù)雜情況有選擇性地疏導(dǎo)車輛依次通行可以更快速、更穩(wěn)定地解決擁堵問(wèn)題。同樣地,正如交警在路口的作用一樣,UPFC在電力系統(tǒng)中也具有控制范圍大、控制方式靈活和功能多樣化等優(yōu)點(diǎn),是柔性交流輸電系統(tǒng)中具發(fā)展?jié)摿Φ目刂破鳌HPFC的使用情況目前世界上投入運(yùn)行的UPFC站共有五座,前三個(gè)都是國(guó)外的工程,其中兩個(gè)美國(guó)的,一個(gè)韓國(guó)的,第四座是2015年底投運(yùn)的南京西環(huán)網(wǎng)220kV UPFC工程,第五座是今年投運(yùn)的上海蘊(yùn)藻浜220kV UPFC工程。南京的UPFC工程投運(yùn)以來(lái),有效解決了南京西環(huán)網(wǎng)地區(qū)潮流分布不均問(wèn)題,通過(guò)對(duì)該地區(qū)潮流轉(zhuǎn)移,達(dá)到系統(tǒng)潮流的控制,提高南京西環(huán)網(wǎng)的輸電能力和安全穩(wěn)定水平。四、江蘇電網(wǎng)概況華東地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度快的地區(qū),也是我國(guó)的主要電能消費(fèi)區(qū)。同時(shí),江蘇電網(wǎng)是全國(guó)大的省級(jí)受端電網(wǎng),也是華東電網(wǎng)的重要組成部分之一,東聯(lián)上海、南鄰浙江、西接安徽,現(xiàn)有10條500kV省際聯(lián)絡(luò)線分別與上海、浙江、安徽相聯(lián),3條500kV線路與山西陽(yáng)城電廠相聯(lián),通過(guò)1回±500kV龍政直流、1回±800kV錦蘇直流與華中電網(wǎng)相聯(lián),1回±800kV雁淮直流與華北電網(wǎng)相聯(lián),1回±800kV錫泰直流與東北電網(wǎng)相聯(lián),2條1000kV特高壓交流線路與安徽電網(wǎng)相聯(lián),2條特高壓交流線路與上海電網(wǎng)相聯(lián)。五、蘇州南部電網(wǎng)概況蘇州南部電網(wǎng)包括蘇州市區(qū)及吳江地區(qū)電網(wǎng)。2017年,該地區(qū)大負(fù)荷1771萬(wàn)kW。預(yù)計(jì)“十三五”期間,蘇州南部地區(qū)負(fù)荷仍將平穩(wěn)增長(zhǎng),2018、2019年該地區(qū)大負(fù)荷將達(dá)到1920萬(wàn)kW、2110萬(wàn)kW。蘇州南部電網(wǎng)的主要電源為錦蘇直流,并通過(guò)梅里-木瀆、斗山-常熟及東吳-昆南3個(gè)500kV輸電通道受電。六、建設(shè)蘇州南部電網(wǎng)500千伏UPFC示范工程的意義一是提高蘇州電網(wǎng)清潔能源消納能力。二是保障蘇州南部電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。三是提升工程投資效率。傳統(tǒng)解決輸電通道“擁堵”的辦法是,新建輸電通道和變電站、增容改造現(xiàn)有線路。但由于線路途經(jīng)無(wú)錫、蘇州市區(qū),不僅實(shí)施難度高、投資大,而且電網(wǎng)運(yùn)行面臨安全風(fēng)險(xiǎn)。與新增輸電通道的方案相比,UPFC工程可節(jié)省投資約6億元,同時(shí)不增加短路電流。四是推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。國(guó)家電網(wǎng)公司柔性交流輸電技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。建設(shè)蘇州南部電網(wǎng)500kV UPFC工程,將智能調(diào)控技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)有500kV電網(wǎng),提升輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平,提高對(duì)特高壓交直流電網(wǎng)的承接能力和支撐作用。同時(shí),工程將顯著提高電網(wǎng)的整體科技含量,推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向安全、高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)現(xiàn)代電網(wǎng)的升級(jí)和跨越,為柔性交流輸電技術(shù)在我國(guó)的大規(guī)模推廣起到很好的示范作用。國(guó)家電網(wǎng)公司是國(guó)內(nèi)掌握UPFC關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)。UPFC作為柔性交流輸電技術(shù)的集大成者,代表著未來(lái)電力電子技術(shù)的發(fā)展方向。一直以來(lái),世界各國(guó)廣泛關(guān)注,進(jìn)行了重點(diǎn)研究。UPFC針對(duì)常規(guī)電網(wǎng)建設(shè)、改造和運(yùn)行中難以解決的潮流控制、供電能力提升等難題,通過(guò)大功率電力電子技術(shù)的應(yīng)用,使電網(wǎng)潮流由自然分布轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑`活控制,在保持現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不變、不新建輸電通道的前提下,有效解決這些問(wèn)題。UPFC適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)城市電網(wǎng)供電能力的提升,以及現(xiàn)有電網(wǎng)的挖潛增效,是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要技術(shù)手段,具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。