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1、五端柔性直流：打造舟山智慧电网3月15日，世界首个五端柔性直流输电工程一一浙江舟山200千伏多端柔性直流重大 科技示范工程总承包合同在杭州签订，标志着该工程即将全面进入施工阶段。该工程项目成 果具有完全自主知识产权，将提高我国电网的整体科技含量，大幅提升直流输电产业的国际 -J-.竞争力。制图/方芳舟山远景。江勇摄多端柔性直流缘何落户舟山？舟山是个群岛城市，1390个岛屿星罗棋布。作为全国第4个国家级新区、首个群岛 新区，舟山群岛新区的建设已上升至国家发展战略层面。经济发展，电力先行。目前，舟山主网通过两回220千伏交流线路、三回110千伏 交流线路与浙江大陆电网相联，本岛还拥有装机容量为56
2、万千瓦的电源。舟山供电秉 承“本岛平衡为主，大陆受电为辅”的原则，由本地电源与浙江电网共同供电。尽管如此，一旦大陆供电出现状况，仍然会极大影响到舟山供电。1月5日和6日， 220千伏舟山与大陆联网工程宁波段两条线路因覆冰严重先后跳闸、断线。受此影响， 舟山主电网仅靠110千伏舟山与大陆联网工程双回线路、110千伏六横至宁波北仑线路 和舟山电厂供电（当时舟山电厂二号发电机组正在检修），供电能力和可靠性大幅下降。 1月9日，舟山全市用电缺口达到30万千瓦，占舟山电网实际负荷需求三分之一以上， 全市紧急启动有序用电方案。“这种殃及池鱼的缺电我们不希望再发生了，建设智能海 岛电网真的迫在眉睫！ ”舟山
3、电力局调控中心负责人语气恳切地说。而在市内，受海岛地理条件限制，各岛屿呈链式分布，与舟山本岛电网联系较弱且 岛内无大的电源支持，运行灵活性和供电可靠性较差。而且，舟山诸岛拥有丰富的风力、 太阳能资源且已列入开发规划，风电、光伏发电的间歇性和波动性也对电网提出了新的 要求。受网架规模限制，舟山电网对风电等分布式电源接入的适应性较差，容纳能力有 限，亟须引进先进的输配电技术。“柔性直流适用于电压等级与用电负荷不太高的地区，从舟山电网的实际看，是建设、 验证多端柔性直流输电技术的理想场所。”舟山电力局调控中心负责人说，舟山电网目前 最高电压等级为220千伏，去年最高负荷为78万千瓦，平常用电负荷为五
4、六十万千瓦， 200千伏的直流电压与舟山电网实际较为配套。综合分析柔性直流输电技术与舟山电网的实际后，国家电网公司相关专家认为，多 端柔性直流工程落户舟山是科学合理的选择，也将为柔性直流输电的大规模推广起到良 好示范作用。可以想见，这项工程建成后，舟山将形成北部主要岛屿间的直流输电网络，增强网 架结构，提高供电可靠性，提升电网的科技含量和智能化水平，为风能、太阳能等清洁 能源开发打下坚实的基础。与常规交直流输电相比有何优势？柔性直流为何能在与常规直流输电、交流输电的比选中脱颖而出，成为舟山地区坚 强网架结构的理想选择？据介绍，该技术是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，具有响应速度快、
5、可控性好、运行方式灵活等特点，适用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电“最主要的是柔性直流的开关器件可以控制导通，也可以控制关断，实现了有功功率 与无功功率的独立控制。”舟山电力局海洋输电研究中心的陈国志博士说。他形象地比喻 道，柔性直流相当于在电网中接入了一个阀门，可以有效地控制其上面通过的电能，隔 离电网故障的扩散，还能根据电网需求，快速、灵活、可调地接收或者隔离一部分电能， 从而优化电网的潮流分布，提高电网稳定性和可控性。与常规直流相比，柔性直流的优势主要体现在孤岛供电、有功功率与无功功率控制 等方面。比如在孤岛供电中，常规直流必须要有发电机组之类的电源点；柔性直流只需 设备启动的
6、电源即可，无需额外建设配套电源。在有功功率和无功功率控制方面，常规 直流只能控制有功功率，不能控制无功功率；柔性直流既可以控制有功功率，又可以控 制无功功率。“如果将有功功率和无功功率比作淋浴房中的热水管和冷水管，常规直流可 以控制热水管，却只能任由冷水管固定地进水；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。”舟山电力局海洋输电研究中心综合技术办公室 主任郑新龙说。而与交流输电相比，柔性直流的优势主要体现在长距离输电、新能源消纳等方面。 在长电缆线路输电中，交流电缆越长，电能损耗越多，输送的有效电能就越少；柔性直 流则相当于一根“保温管”，尽管也有电能损耗，但与等
7、距离的交流相比却少得多。在新 能源接纳方面，柔性直流的灵活性更强，对冲击负荷的承受能力更强。如一台正在运行 的电器，交流输电在消纳间歇性能源并网或应对冲击性负荷时，因其不稳定性，往往会 因为电压不稳带来隐患，而柔性直流在消纳时则较为平稳，设备受损的几率明显降低。集多重优势于一身的多端柔性直流工程，落户正在如火如荼建设中的舟山群岛新区， 将解决舟山群岛电网发展中的诸多难题。此项工程凭什么“独步天下” ？世界上第一个五端柔性直流工程，当今世界电力电子技术应用领域的制高点，智能 电网的关键技术如此多的标签，足以表明舟山多端柔性直流工程的非比寻常，同样 也意味着建设任务的艰巨。“该工程由五个换流站及其
8、相互联结的各直流输电线路组成的高压直流输电系统，能 够实现多电源供电、多落点受电，提供一种更为灵活、快捷的输电方式。”陈国志说，当 发生交流侧故障时，多端柔性直流输电系统可以通过故障换流站退运，以达到新的稳定 运行状态。舟山多端柔性直流工程最能代表世界水平的是，多端换流站之间的功率及电压协调 控制技术，实现功率在各换流站之间的灵活调配；通过多端柔性直流拓扑结构设计，实 现工程的整体技术经济指标最优，即工程换流站和海缆线路的投资与运行成本最低，带 来的效益最好；多端系统运行方式、控制和保护策略等技术，提出多端柔性直流输电系 统故障分析方法和不同时间尺度下多端柔性直流系统解析数学建模方法，解决直流
9、线路 故障的隔离和系统的稳定问题；解决海岛电网的风能等间歇性能源并网问题、多端联网 带来的系统绝缘配合及系统联调等技术问题。没有先例可循，一切只能摸着石头过河。“建设过程中最大的难关是新设备、新技术 较多，设计、研制压力大。”该工程相关负责人说，主要设备及控制保护系统国内均处于 起步状态，为进一步完善新技术的论证，保证主要设备研发制造时间，需尽快确定设计 单位及重要物资供应商，为加快推进项目创造有利条件。此外，站区地质条件差、建设 管理工作量大等客观困难，在建设进程中也需耗费大量精力去克服。不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。世界首个五端柔性直流输电示范 工程已在舟山吹响了“集结号”，
10、各参建单位必将全力以赴，力争按时动工、按时投运。舟山多端柔性直流输电工程采用200千伏直流电压，分别在定海、岱山、衢山、洋 山、泗礁各建设一座换流站，容量分别为40万千瓦、30万千瓦、10万千瓦、10万千瓦、 10万千瓦；建设直流输电线路141千米，220千伏交流输电线路22.5千米，110千伏交 流输电线路15.2千米。（王文波）高端技术的拓荒人舟山柔性直流工程开展“四通一平”工作。李航摄一头精神的短发、一身笔挺的西装、一个便携的麦克风、一口标准的普通话，面对 一群全神贯注的听众，郑新龙侃侃而谈，详细介绍着世界首个五端柔性直流工程的技术 亮点、配套试验等情况。3月11日，我在浙江舟山电力局海
11、洋输电研究中心见到身为该 中心综合技术办公室主任的郑新龙时，他正在多端柔性直流输电专业工作室，给到访的 客人作专题讲解。环顾工作室，墙面上挂满了柔性直流工程的展示材料，重点介绍了技术基础与工程 意义、柔性直流与传统直流比较、换流站及直流部分方案等内容。屋子中间放了一排桌子，整齐地排放着一列材料，分别是中英文版的柔性直流工程介绍、初步设计方案等材料。“这里几乎成了我的办公室，介入这项工程后每天都得来。”郑新龙笑着说，从国家 电网公司启动“柔性直流海岛联网关键技术与示范工程前期研究”项目至今，他一直参与 其中，经过持续不断的学习和研究，对工程了解多了，自然而然成了该中心柔性直流方 面的行家。“舟山
12、是个海岛城市，经济社会的快速发展对供电保障提出了更高要求。但是舟山岛 屿众多，目前采用的交流输电和传统直流输电方式难以保证供电质量，柔性直流输电技 术能从根本上解决这个问题。”郑新龙顿了顿说，“但是技术难度真的很大呢！”他举了个自己参与过的海缆相关试验项目设计的例子。海底直流电缆的质量控制是 影响整个柔性直流工程可靠性的关键一环，而因工程采用高压直流海底电缆，其制造要 求比交流高压电缆更高，带来的质量检测要求也就更高，目前国内没有应用案例、海缆 成品、专门的海缆试验基地，产品质量控制与保障形势严峻。怎么办？只能靠自己，提出试验检验方案，开展配套试验项目建设。舟山电力局迅 速组织起一支专业队伍，
13、按照高水平建设要求，反复进行实地勘查，收集整理了详尽的 现场数据与技术参数，为海缆试验检验方案的制定提供了珍贵的原始素材。同时，及时 跟进国际相关动态，参阅大量国外公开发表的技术文献，并将2012年最新发布的国际 大电网会议成果引进工程设计之中。吃盒饭，室内室外连轴转，几乎每天都加班。“第一次和甲方一起这样拼命地干活。” 设计单位的负责人由衷地感慨道。在这群高端技术拓荒人的不懈努力下，海缆的技术壁 垒被逐个攻破：及时完成试验能力建设项目的可行性研究和初步设计工作，确定试验技 术方案，明确海底电缆试验检验的工艺流程、机械试验设备技术参数、机械试验条件和 检验指标等。“这样的攻关案例在工程推进过程
14、中只能算是一个片段，设计、制造、施工等各个阶 段都有很多个类似这样的片段。”郑新龙说，期间需要克服选址选线、政策处理、材料运 输等方面的各类问题，有些前所未有、闻所未闻，需要边研究、边探索、边总结，继而 厘清头绪、积累经验。“不过我们大家都不怕，兵来将挡，水来土掩嘛。”声音世界首个五端柔性直流输电示范工程落户舟山，是国家电网公司对舟山群岛新 区建设最直接的支持。该工程的实施将有效改善我市的电网结构，提高电网可靠性，特 别是大大提高了岱山、嵊泗电网的可靠性和输电容量，为接纳风力发电等新能源创造了 良好的电网条件。同时，本工程的实施也将大大提高舟山电网的科技水平，使之成为全 国的电网示范项目。柔性
15、直流工程将有力促进舟山固定投资的增长。市委市政府对此项工程高度重视， 市政府专门成立工程建设领导小组，并召开专题会议，明确了相关部门的责任和工程的 各个节点时间，市发改委将加强与省发改委的对接，争取项目按期动工，为舟山群岛新区建设提供强大的能源保障。舟山市发改委副主任蔡志军这是舟山电网建设历史上规模最大、投资最高、前期节点最多的项目。为确保完成 国家电网公司对工程的总体要求，舟山电力局将项目划分为15个子项目，依靠市政府 成立的舟山多端柔性直流输电示范工程建设领导小组，加强对工程建设的组织领导；充 分调动市县（区）政府、政府各职能部门及各方面的力量，合力推进工程建设；积极联 系省市级政府各职能
16、部门，简化审批流程，缩短审批时间，及时办理各类审批手续。工 程先后取得项目选址意见书、环评批复、土地预审、节能登记批复等核准支撑性文件52 项。舟山电力局发展策划部项目前期李剑舟山群岛新区的建设已经上升为国家发展战略，舟山群岛迎来千载难逢的发展机遇。 柔性直流工程项目是国家电网公司的科技项目属于智能电网领域。该项目的成功实施， 将对改善电网结构，方便新型能源接入与送出起到巨大的作用，对舟山打造坚强智能电 网意义重大。舟山电力局海洋输电研究中心何旭涛柔性直流输电技术是一种基于可关断半导体器件IGBT （绝缘栅双极晶体管）的新型直 流输电技术，在提高电力系统稳定性、增加系统动态无功储备、改善电能质量、增加系统对 清洁能源的消纳能力以及提高配电网可靠性和灵活性等方面都具有较强的技术优势，具有环 保性好、占地面积小、环境影响小等优点，适用于太阳能等清洁能源并
