风电接入 多端柔性直流来助

添加时间：2013-03-29 11:22:07 来源：爱中国能源网

      舟山群岛风力资源丰富，从陆上到近海，到处都有“捕风者”。
      在舟山本岛的马目山上，30台大风车日夜不停转动，这里是舟山本岛上最大的岑港风电场，在舟山本岛东北部的衢山岛上，48台耸立的风力发电机也正迎风转动。
       不久后，舟山“捕风”的主战场将从陆地转移到海上。位于舟山本岛的25万千瓦海上风电项目已经获得政府相关部门批准，另外三个海上风电场也计划在岱山岛建起。
      世界第一个五端柔性直流输电工程浙江舟山±200千伏多端柔性直流示范工程，将让这些隔海相望的海岛紧密相连。
      为海岛供电，为什么非要用柔性直流
       在海岛供电方案里，柔性直流技术优势明显。
       由于受海岛地理条件限制，舟山各岛屿呈链式分布，有些小岛上没有条件兴建大型发电厂。“受条件限制，舟山群岛的网架容量小，承载不了大量风电的接入。”浙江舟山电力局海洋输电研究中心郑新龙说，“就好比一个小水池，倒一杯水可能也会溅起水花，更不要说一场场阵雨了。”
      柔性直流技术能让舟山这个小水池，多一道拦水坝。在新能源接纳方面，柔性直流技术的灵活性更强，对冲击负荷的承受能力更大，用电质量与可靠性更明显。郑新龙介绍说：“柔性直流技术能通过对风电进行全方位控制，使风力发电的间歇性特点不会扰乱电网，这就像是给小水池装了一个拦水坝，能减少水的波动。”
     “柔性”一词来源于英文Flexible，表示应用先进的电力电子技术为电网提供灵活的控制手段。南瑞继保电气有限公司高级工程师曹冬明介绍,多端柔性直流输电系统能显著提高风电场的发电量和设备利用率，“并且可以增加风电场的低电压穿越能力30%以上。这无疑大大提升了风电场运行的经济效益”。
        此外，诸如岛上电能供给不充足的泗礁等岛屿，需要舟山本岛的电能传输过来，但由于相距较远，输电的经济性问题尤为突出。岛屿间电气连接要敷设海底电缆，而在长距离电缆线路输电中，交流电缆越长，电能损耗越高，输送的有效电能越少。郑新龙打了个比方：“这就像在锅炉烧好的开水，沿着管子往外送，管子越长，水的温度越低，末端用户就用不上热水了。而柔性直流电缆则相当于一根保温管，从锅炉到末端用户，水温都是恒定的，末端用户也能正常使用热水。”
      与传统直流相比，柔性直流有何不同
      谈到柔性直流技术与普通直流技术的区别时，郑新龙比喻道：“洗澡的时候既需要热水，也需要适当的冷水进行调配，灵活地调节两个水管的比例是关键，柔性直流技术与普通直流的灵活性区别也就在此。”郑新龙接着解释，将有功功率和无功功率比作淋浴房中的热水管和冷水管，两者都是必不可少的，而常规直流就只能控制热水管，冷水管只能固定地进水；柔性直流，可以自如地调解冷水和热水的流向、水量、比例等，灵活性大幅提升。灵活性的增强，可对稳定风电场频率与电压起到积极作用。
      柔性直流技术较强的经济性，也为其增色不少。“在容量为1万至100万千瓦的部分场合下，尤其是对于离岸较远的海上风电场内部互联来说，相比于常规直流输电，它可节约投资10%以上。”曹冬明告诉记者，常规直流输电工程海上平台的体积和在极端环境下施工的复杂程度要大得多，而柔性直流换流站的占地面积仅为前者的一半左右。
       柔性直流技术相比常规直流技术的经济性优势还体现在为孤岛供电上。如果泗礁岛上缺电了，需要上海传输一部分电能，若使用常规直流技术，传输过程就好比轮船货运，需要泗礁岛建设一个码头并配备一个灯塔，来让货物（电能）顺利下岸。也就是说，必须要在泗礁岛上配备发电机组之类的电源点并进行站间通信。但柔性直流输电系统就无需配套发电机组，只需设备启动的电源即可，也省去了传统的站间通信。
      连接多海岛，绿电如何在岛屿间流动
      将舟山本岛、岱山、衢山、洋山和泗礁五岛建立电气连接，实现多个海上风电场同时接入和电力输送，是建设舟山±200千伏多端柔性直流示范工程的目的所在。
       所谓“多端”，是相对于两端而言的。曹冬明说，常规的两端直流仅能实现点对点的直流功率传送，两端直流在我国大电网战略实施中，充分发挥了大容量、远距离输电的优势，起到了重要作用。
但要想实现多个风电场向多个海岛供电，就要在“两端”的基础上发展“多端”，实现多个电源区域向多个负荷中心供电。郑新龙说：“如果想让岱山的电来到泗礁和衢山，只需要将风电接入岱山的换流站，岱山的海上风电就能穿越东海，来到这两个岛上，与岛上的交流供电系统相连后，电能即可输送到海岛上的居民家。”
      风电能稳定地接入电网，并能灵活流动，这对风电资源丰富的舟山来说意义重大。有了多端直流输电网络，舟山主要岛屿间的电气联系大大增强，电网更加坚固，为风电等新能源开发将打下坚实的基础。

【链接】 柔性直流输电技术在 世界各国的应用
       目前，世界各国充分认识到柔性直流输电在可再生能源和智能电网建设中的重要作用，柔性直流输电工程应用开始呈现爆发式增长。但当前世界范围内，已投运的柔性直流输电工程均为点对点两端系统，尚无多端柔性直流输电工程投入商业运行。
       为满足可再生能源并网、海岛供电等需求，欧美等国已有多端柔性直流输电网络的建设规划，规划项目分别是美国的Tres Amigas Superstation工程和瑞典—挪威的South West Link工程。
       美国的Tres Amigas Superstation三端柔性直流输电工程，用以实现东部电网、西部电网、德克萨斯州电网三个主要电网的互联。该工程换流站容量75万千瓦，直流电压±345千伏，预计2016年投入商业运行。投运后，将有助于改善由风能、太阳能和地热等间歇性可再生能源发电引起的供电可靠性和电压稳定问题。
       瑞典—挪威的South West Link三端柔性直流输电工程，用以提高挪威奥斯陆地区电网和瑞典西海岸电网之间的电力传输能力以及传输系统的灵活性，并兼顾日益增长的风电并网需要。该工程传输容量为70万千瓦×2，直流电压±300千伏，预计2014年年底完成两端建设。
        目前，我国已有两项多端直流工程规划，一是南方电网公司南澳风电场四端直流输电示范工程，直流电压±160千伏，传输容量20万千瓦，该科技项目及示范工程预计于2014年完工；另一个是国家电网公司浙江舟山五端柔性直流输电工程，直流电压±200千伏，传输容量40万千瓦，为目前国内在建的最大容量的多端柔性直流输电项目。
     【多端柔性直流输电系统】
       采用柔性直流输电技术，可携带来自多个站点的风能、太阳能、地热能等清洁能源，通过一个大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心。这为新能源并网、大型城市供电以及孤岛供电等场合提供了一种有效的解决方案。近年来，我国柔性直流输电工程应用开始增加。国家电网公司于2006年启动柔性直流输电技术专项研究，并于2011年7月投运上海南汇风电场柔性直流输电工程。这是亚洲首个具有自主知识产权的柔性直流工程。