南方电网创新性采用柔性直流电强化电网安全

继粤港澳大湾区直流背靠背广州工程于3月29日正式投运后，该项目东莞工程又于5月21日建成。“把柔性直流用到解决系统安全稳定运行方面，可创新性地系统解决短路电流超标的问题，给电网的安全稳定提供支持。”中国工程院院士李立浧说。

南方电网公司预测，至2025年，广东用电量将达9000亿千瓦时，最大负荷达1.65亿千瓦。到2035年，广东全社会用电量将达10100亿千瓦时，最大负荷将达1.93亿千瓦。

为此，在2025年，广东将使其电源装机规模扩至约1.95亿千瓦，其中风电和光伏2800万千瓦。至2035年，这一规模将达到2.46亿千瓦，清洁能源装机占比达到74%。但庞大的清洁能源发展目标，尤其是大规模间歇性的海上风电发展，必然需要更坚强的电网来保障送电。

截至目前，珠三角电网已自然形成了高强度联结的网架结构。规模庞大、联系紧密、结构复杂。“把鸡蛋放进同一个篮子里，当某一区域电网故障时，容易波及另外区域，导致大规模的事故发生。”广东电网公司基建部项目管理科高级经理凌怡珍说。为此，南方电网将广东电网分为东西片区，在粤港澳大湾区外围构建500千伏外环线路，中心处通过柔直背靠背工程实现东西柔性互联。

现在，在粤港澳大湾区内部，大致以珠江口为界，东西两侧利用500千伏柔性直流线路背靠背互联。其中，广州工程连接珠西北区、珠东北区域电网；东莞工程连接珠西南与珠东南区域电网。

新的网架实现了合理的分层分区，区域间进行负荷交换，有助化解电网短路电流超标、多直流落点风险、大面积停电三大问题，显著提升广东电网电力供应和配置能力。

“到2023年底，广东目标网架工程将基本建成，初步具备方案最初设想化解三大问题、合理分区等功能。工程全部建成后，广东省电力供应能力可升至3亿千瓦，是原来的两倍以上。”凌怡珍说。

新的电网运用了直流异同步的概念。“直流异同步控制功能，兼顾了交直流输电的优点。出现故障时，它自动识别故障，实现电网异步，起到‘防火墙’的作用。常态运行时，可以模拟成交流线路，保留原有交流通道的紧急支援能力，实现两侧交流电网的功率自动互济，不需调度人员下发功率指令，电网潮流自动可控。这背后正是控制保护策略起作用。”广东电网有限责任公司基建部项目管理科经理王流火说。

李立浧认为，运用柔性直流技术，能有助于提升新能源消纳能力。同时，所运用的异同步联络、容量最大并在直流多馈入负荷中心分区互联等多项创新技术，加是通过建设三维数字化应用及智能巡检系统，还让工程变得更智能。这可显著提升广东电网电力供应和配置能力。

广东电网基建部副总经理谢榕昌说，在这项工程中，装备国产化比例首次达到50%。特别是在直流电容器、二次板卡芯片等核心部件上，自研的全国产柔性直流换流阀阀段，实现了柔性直流换流阀核心组件包括IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、电容器、IGBT驱动板、二次板卡芯片的完全自主可控。

“这些产品的成功研制及创新应用，解决了柔性直流换流阀关键元器件、零部件依赖进口的‘卡脖子’难题，实现了‘0到1’的突破。其中，IGBT在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。”广州工程协调管理员薛云涛说。

李立浧表示，透过这项工程，已推动我国在柔性直流技术领域实现了自主可控的跨越式发展，提高了我国电工装备制造业的核心竞争力。其中，广州工程已把链路延时控制在200微秒以内，这是世界领先水平，结合控制策略优化，能够有效消除工程面临的谐振风险。这是中国电力人对世界电力技术发展作出的贡献。

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