大规模接入新能源 柔直技术必不可少

       全球能源互联网这一构想的提出，基于化石能源大规模开发利用导致的资源紧缺、环境污染、气候变化等诸多全球性难题，以及人类社会面临的日益严峻的化石能源困局。未来，在世界范围内需要大力开发分布广、潜力大的各种可再生能源，以保障能源长期稳定供应。转变能源生产、配置和消费方式，大规模开发利用清洁能源，将优化能源结构，提高能源效率，改善生态环境，实现清洁发展。电能作为优质、清洁、高效的二次能源，是未来最重要的能源形式之一，风能、太阳能等清洁能源将成为主导能源。
　　
　　全球能源互联网所需的技术很多，如特高压交直流输电技术、大数据技术等，其中，对柔性直流输电技术的需求尤为迫切。当前，我国发电方式发生了变革，可再生能源比例加大；未来，全球能源互联网可大规模接入可再生能源。因此，柔性直流输电技术是必不可少的。
　　
　　直流电网，是由多个换流器、直流传输线路、直流断路器、直流变压器等设备构成的输配电系统。直流电网技术及装备是推动电网变革的重要手段，是国际电力领域的关注热点。
　　
　　柔性直流输电是新一代输电技术，也是目前世界上可控性最高、适应性最好的输电技术。柔性直流输电技术可用于大规模可再生能源高效接纳、大型城市和海岛等区域输电网络和高效输配电网络的构建，其优势在于：大大减少换流站数量；换流站可以单独传输功率，可灵活切换传输状态；拥有冗余，可靠性高。可以预见的是，未来的直流电网，将包含多个电压等级和各种电源接入，形成连接全球可再生能源基地至负荷中心的高效能源配置系统。
　　
　　柔性直流在可再生能源并网、直流输电网络构建、弱系统联网、大型城市供电等场合具有显著技术优势。它无需无功支撑设备，可灵活调节风电场出口电压，保证风机在系统故障时持续运行，提升系统稳定性和能源利用率。由柔性直流构成的网络，可实现多个风电场间歇性出力互补，保证风能在大范围内的高效汇集、灵活传递及分散消纳。柔性直流输电系统的功率灵活可控、可实现弱电网的受电和供电，输电距离不受电缆充电功率限制，是实现远海风电基地汇集与输送的最佳技术手段。
　　
　　历时多年自主研发，我国已全面掌握了柔性直流输电基础理论及工程关键技术。目前正在建设的厦门柔性直流输电工程，电压等级为±320千伏，输电能力100万千瓦。这说明，我国自主设计、研制的柔性直流输电设备的电压等级和输电容量，已居于世界领先地位。此外，我国自主研发的柔性直流输电高端装备，已获得欧洲市场认可。
　　
　　满足全球能源互联网中的大规模可再生能源基地开发并网需求，需要更远输送距离、更高性能、更加灵活可靠的电能传输手段，开展大量技术研究。
　　
　　——特高压、超大容量柔性直流换流技术及装备。突破±800千伏、±1100千伏及以上柔性直流输电关键技术及装备，实现更大容量、更远距离、更高效率的大规模可再生能源基地并网。
　　
　　——基于架空线路的柔性直流输电技术。架空线应用场合下快速的直流故障清除和系统恢复技术，能够清除直流故障电流、低损耗的新型换流器拓扑，攻克系统容量提升中需要的可靠性、经济性优化技术。
　　
　　——直流电网基础理论与关键技术研究，特别是含大规模直流系统的电网仿真技术和直流电网保护技术。我们需要建设满足特高压直流、柔性直流、直流电网装备系统的仿真平台和动态闭环测试平台。
　　
　　——更高电压等级的直流断路器。随着全球能源互联输送容量和电压等级不断攀升，直流断路器需要更高电压等级、更大开断电流和更快分断速度，未来需要突破±800千伏至±1100千伏直流断路器关键技术。
　　
　　——高压直流变换器等新型直流装备，以及新型电力电子器件技术，未来实现特高压、超高压、高压、中低压直流系统的互联。
　　
　　可以说，全球能源互联网是解决人类可持续发展与能源需求矛盾的根本方案。国家电网公司已在相关技术与装备方面进行了成功探索和实践，为构建全球能源互联网奠定了坚实基础。技术、装备的不断提升，将为构建全球能源互联网提供更为有力的支撑。

文章作者：汤广福