隨著戰(zhàn)略層級的上升，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迎來重大機遇。構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，可以改變傳統(tǒng)用能方式，以清潔和綠色的方式滿足全球電力需求。
構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)需要先在技術(shù)和裝備上落地。南瑞集團有限公司大力加強全球能源互聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)研究和重大裝備研制，全力支撐新技術(shù)應(yīng)用和新項目試點，陸續(xù)取得了一系列突破性成果。
建設(shè)堅強可靠的特高壓電網(wǎng)
在全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中，特高壓扮演著重要角色。國家電網(wǎng)公司的目標是建立“強交強直”特高壓電網(wǎng)，支撐其發(fā)展的重大技術(shù)裝備是全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重中之重。
近日，南瑞集團旗下的普瑞工程公司與南瑞繼保電氣公司組成聯(lián)合體，成功中標上海廟—臨沂特高壓直流工程全部換流閥設(shè)備。該工程為世界首個6250A特高壓直流輸電工程，輸電容量首次從800萬千瓦提升到1000萬千瓦。
作為特高壓直流輸電的核心裝備，特高壓換流閥是交直流電能轉(zhuǎn)換的核心單元，多組換流閥按照程序觸發(fā)可實現(xiàn)換流器電壓、電流及功率的控制與調(diào)節(jié)。換流閥涉及電力電子、電力系統(tǒng)、輸配電工程、自動控制等十多個專業(yè)，技術(shù)難度巨大。
目前，南瑞集團已與國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓框架協(xié)議，建立了技術(shù)研發(fā)、工程實施、市場開拓全過程協(xié)作機制，在換流閥研制和工程應(yīng)用方面建立起良好的合作關(guān)系。以此為基礎(chǔ)，普瑞工程公司正承擔(dān)越來越多的實際工程應(yīng)用項目。而南瑞繼保電氣公司則通過自主研發(fā)攻克了特高壓換流閥關(guān)鍵技術(shù)，逐步開展工程實際應(yīng)用。
特高壓換流閥是特高壓直流輸電重大裝備，世界首套1100千伏可控并聯(lián)電抗器是南瑞研制的特高壓交流重大裝備的代表。可控并聯(lián)電抗器是一種新型的靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)，可根據(jù)系統(tǒng)運行方式靈活調(diào)節(jié)自身無功輸出容量，是保證特高壓電網(wǎng)安全、高效、經(jīng)濟運行的重要設(shè)備之一。目前，該設(shè)備已通過中國電機工程學(xué)會產(chǎn)品技術(shù)鑒定，標志著我國已完全掌握核心技術(shù)。近期，南瑞集團正在開展世界首套1100千伏可控并聯(lián)電抗器設(shè)備的校對、調(diào)試等后期工作，為該設(shè)備投入工程應(yīng)用做準備。
讓智能電網(wǎng)更加安全穩(wěn)定
2月2日，南瑞集團電網(wǎng)穩(wěn)定、調(diào)度、雷擊預(yù)警專業(yè)方向3個科技攻關(guān)團隊通過國家電網(wǎng)公司第一批科技攻關(guān)團隊評估，評定等級分別為優(yōu)秀、良好、優(yōu)秀。其中穩(wěn)定團隊在全部15支團隊中排名第一。
隨著特高壓交直流電網(wǎng)快速發(fā)展和清潔能源大規(guī)模開發(fā)，電網(wǎng)運行特性發(fā)生了深刻變化，交流與直流、送端與受端相互影響，分布式能源、電動汽車等電力電子設(shè)備的不斷應(yīng)用使電網(wǎng)系統(tǒng)更加復(fù)雜，向電網(wǎng)安全穩(wěn)定提出新挑戰(zhàn)。
在原有技術(shù)裝備應(yīng)用基礎(chǔ)上，為解決電網(wǎng)無功和電壓問題，公司將建設(shè)一批調(diào)相機組。“調(diào)相機組實際上就是發(fā)電機，不過不發(fā)有功、只發(fā)無功。調(diào)相機的建設(shè)是一回事，對調(diào)相機的運行控制則是另一回事。這些機組都將納入安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的調(diào)控范圍，我們將深入開展研究應(yīng)用。”研究人員李威博士說。
目前，電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)的主要手段是通過科學(xué)安排調(diào)度系統(tǒng)運行方式、切機、切負荷來維持電網(wǎng)穩(wěn)定，這是電網(wǎng)的預(yù)防控制和緊急控制。未來，在電網(wǎng)發(fā)生極端突發(fā)事件的情況下，如戰(zhàn)爭、雪災(zāi)等，系統(tǒng)和裝置的配合能讓電網(wǎng)快速恢復(fù)供電。目前，南瑞集團已在該領(lǐng)域規(guī)劃布局，電網(wǎng)將充分實現(xiàn)自愈功能。
圍繞智能電網(wǎng)的保護和運行控制，南瑞集團于去年成功獲批建設(shè)國家重點實驗室，在繼電保護、安全穩(wěn)定、智能調(diào)度和變電站自動化等領(lǐng)域開展研究，解決大規(guī)模交直流混聯(lián)、新能源接入和消納等新環(huán)境下，電網(wǎng)故障快速處理、安全穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制等技術(shù)難題，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供3道防線保障。
無論白天黑夜，在南瑞智能電網(wǎng)保護與運行控制國家重點實驗室里，科技攻堅的步伐從未停止。從這里研發(fā)出的各項產(chǎn)品，正源源不斷地走向工程應(yīng)用。
提升清潔能源滲透率
最近，南瑞光伏研發(fā)團隊正在緊張籌備虛擬同步機的型式試驗，完成后即可開展示范應(yīng)用。該設(shè)備通過改變一系列核心算法，將傳統(tǒng)的逆變器虛擬為發(fā)電機組，使新能源電廠實現(xiàn)具備參與電網(wǎng)調(diào)頻的功能。
虛擬同步技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)10年，誕生了各種不同的技術(shù)流派，但絕大多數(shù)都處于實驗室研究階段。南瑞集團研制的自同步型虛擬同步機技術(shù)，克服了國內(nèi)外各技術(shù)方案在并網(wǎng)接入方面的缺點，代表公司成功申報該方向863課題，目前已完成基礎(chǔ)理論研究和核心裝備研制。
清潔能源大量接入，其波動性給電網(wǎng)安全穩(wěn)定帶來影響。虛擬同步機因具備調(diào)頻功能，提升了風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)的友好性。
虛擬同步機技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，在新能源以電流源接入的基礎(chǔ)上，可短時間內(nèi)實現(xiàn)一次調(diào)頻。通過逐步示范，實現(xiàn)新能源一次調(diào)頻調(diào)壓控制、二次調(diào)頻調(diào)壓控制、系統(tǒng)阻尼控制技術(shù)。在中長期應(yīng)用上，該技術(shù)能逐步應(yīng)用于分布式新能源接入控制，遠期可應(yīng)于電力電子接口負載設(shè)備，如電動汽車充放電控制等。
目前，南瑞集團研制了包括具有虛擬同步機特性的光伏逆變器、風(fēng)電變流器、儲能變流器及自同步電壓逆變器等系列產(chǎn)品與完整解決方案，功率等級覆蓋大型并網(wǎng)及分布式光伏、風(fēng)電及儲能電站，微電網(wǎng)等各種應(yīng)用場景。
在“兩個替代”戰(zhàn)略背景下，除虛擬同步機技術(shù)外，南瑞集團的大規(guī)模新能源緊急控制、微電網(wǎng)整體解決方案等技術(shù)國際領(lǐng)先，不斷支撐清潔能源滲透率水漲船高和電力結(jié)構(gòu)清潔化，朝著“一極一道”清潔能源利用邁出堅實步伐。
全力推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
今年1月，南瑞集團成立了全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心，負責(zé)支撐公司及南瑞集團能源戰(zhàn)略研究與規(guī)劃，組織基礎(chǔ)前瞻技術(shù)預(yù)研及重大關(guān)鍵核心技術(shù)研究，廣泛開展技術(shù)溝通與合作，參與標準制定。
“全球能源互聯(lián)網(wǎng)靠一步一個腳印實現(xiàn)。電網(wǎng)范圍從國家、地區(qū)覆蓋到全球，這對技術(shù)裝備提出了新的要求，它的實現(xiàn)必須依靠技術(shù)驅(qū)動和裝備支撐。”南瑞集團科技部門負責(zé)人栗寧說。
下一步，南瑞集團將重點研制高壓大容量柔性直流輸電成套設(shè)備、特高壓直流輸電換流閥和控制保護系統(tǒng)及產(chǎn)品，以及高壓大容量柔性直流斷路器、超高壓統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)等產(chǎn)品，滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)柔性輸電需要。
與技術(shù)研究相對應(yīng)，南瑞集團正加快推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，做強特高壓直流輸電產(chǎn)業(yè)，形成常規(guī)直流輸電和柔性直流輸電整體解決方案，以及新一代柔性直流輸電整體解決方案，做大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，做大分布式能源并網(wǎng)與儲能業(yè)務(wù)。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)的最終目標是跨國、跨洲互聯(lián)。南瑞集團緊跟國家電網(wǎng)公司國際化步伐，在加快推動特高壓技術(shù)“走出去”方面不遺余力。目前，南瑞集團正全力支撐公司巴西美麗山二期、巴基斯坦直流及蒙古煤電送出項目。同時，南瑞集團還積極參與國際組織，加強國際標準制修訂，將以在CIGRE發(fā)起“電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的系統(tǒng)性框架設(shè)計建議”新工作組提案為契機，加強電網(wǎng)穩(wěn)定控制等優(yōu)勢領(lǐng)域技術(shù)國際化標準輸出，為公司主導(dǎo)國際標準話語權(quán)、推進國際化戰(zhàn)略和加快構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供支撐。
