5月25日，世界上容量最大的柔性直流背靠背工程——粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程正式投產(chǎn)，將粵港澳大灣區(qū)電網(wǎng)核心區(qū)域一分為二，成為兩個“背靠背”的相對獨立智能電網(wǎng)，進一步優(yōu)化大灣區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，全力保障迎峰度夏期間供電安全可靠。
該工程運用了南方電網(wǎng)科研團隊自主研發(fā)的多直流復雜電網(wǎng)異步分區(qū)及柔性互聯(lián)技術，讓兩個獨立電網(wǎng)平時能夠互相“牽手”、彼此支援，遇到無法排除的故障就“放手”、避免“火燒連營”。
柔性互聯(lián) 打造特大型多直流電網(wǎng)發(fā)展新模式
廣東電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)模龐大、聯(lián)系緊密、結(jié)構(gòu)復雜，將一個復雜龐大的電網(wǎng)“分區(qū)”并不容易，就像是做一場“大手術”，要制定一個安全完備的手術方案，必須要解決大腦、心臟等方方面面的問題。“這是在世界上第一次針對復雜電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行合理分區(qū)、柔性互聯(lián)，涉及多直流復雜電網(wǎng)分區(qū)和柔性互聯(lián)等原創(chuàng)技術，可大幅提高粵港澳大灣區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平。”中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司首席科學家饒宏說。為此，南網(wǎng)科研院組織了系統(tǒng)、直流、仿真、設備和高壓等多個專業(yè)的精銳力量，組成了一支“柔性直流背靠背技術攻關團隊”，全面開展技術梳理。
如何讓“背靠背”的兩個電網(wǎng)更好地實現(xiàn)相互之間的緊急支援?在以往的電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)就像“南水北調(diào)”工程，它的傳輸功率是受控運行的;而交流系統(tǒng)則像“河流”，其傳輸功率隨潮流變化而變化。換句話說，直流系統(tǒng)必須要接收到具體指令才會作出反應，這樣一來就難以在緊急情況下實現(xiàn)快速支援。此時，一個想法出現(xiàn)在南網(wǎng)科研院項目控制保護負責人黃偉煌博士腦海中——能否在交流系統(tǒng)正常時，將柔性直流“模擬”成一條交流聯(lián)絡線，根據(jù)系統(tǒng)需求“自動調(diào)整”功率進行快速支援;當交流系統(tǒng)故障時，再通過“換擋”來隔離故障范圍?
起初這個想法在外界看來非常不可思議。為了驗證這個大膽的想法，團隊成員一起翻閱大量學術資料，與不同專業(yè)人員多次開展技術論證會，考慮的技術細節(jié)越來越深入。通過無數(shù)個日與夜的搭建模型、仿真論證，一個不成熟的想法慢慢變得可行。攻關團隊給這個想法起了一個名字“柔直異同步控制功能”。
3月14日凌晨，中通道柔直背靠背異同步控制功能現(xiàn)場調(diào)試成功，整個團隊激動不已。這是國內(nèi)首次成功實現(xiàn)柔直異同步控制。
此外，攻關團隊高質(zhì)量完成了三大類共17項專題研究，創(chuàng)新提出“2×1500兆瓦雙單元并聯(lián)運行”的總體方案，實現(xiàn)了故障隔離、緊急功率支援和短路電流控制三大功能，極大地降低了粵港澳大灣區(qū)高密度負荷中心電網(wǎng)運行風險，顯著提升了廣東電網(wǎng)電力供應和配置能力，在國際上走出了一條特大型交直流電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的南網(wǎng)之路。
靈活可靠 打造國際領先的控制保護總體方案
作為世界上容量最大的柔性直流背靠背工程，粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程需要具備超高的靈活性和可靠性。“工程處在粵港澳大灣區(qū)高密度用電負荷中心，工程涉及‘萬億級’的電量需求，出一點差錯都可能影響千家萬戶的供電安全。”項目副經(jīng)理侯婷說。
為進一步提升工程的動態(tài)性能和供電可靠性，攻關團隊首創(chuàng)百微秒級“超低鏈路延時”設計、百毫秒級“功率潮流在線翻轉(zhuǎn)”策略、“異同步控制”、“多級旁路和交叉冗余”和“一管兩用”新型旁路晶閘管等技術方案，同時組織研制了全國產(chǎn)化的柔性直流換流閥，顯著提高工程“心臟”換流閥和“大腦”控制保護等核心裝備的技術性能。
目前，廣東背靠背的控制鏈路延時已經(jīng)低至100多微秒左右，也就是說，控制系統(tǒng)從感受到電網(wǎng)的電壓電流開始，到作出反應，僅需要一次眨眼所用時間的兩千分之一，比以往的工程縮短了50%至75%，極大地降低了長期以來影響柔性直流工程運行穩(wěn)定性的高頻諧振風險;從接收到指令到將功率傳輸水平提升到最高所需要的時間小于0.03秒，比以往的工程縮短了50%左右，為大電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定提供快速支撐;更是可以在0.1秒內(nèi)實現(xiàn)功率在兩個片區(qū)電網(wǎng)之間的“全額翻轉(zhuǎn)”，眼睛還沒眨完就可以完成廣東東西電網(wǎng)區(qū)域之間的全額緊急功率支援。
從2019年至2022年，粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程建設歷時3年多，在這一過程中，南網(wǎng)科研院攻關團隊為工程的順利實施提供了全過程全方位的核心技術支撐。未來，這支隊伍將繼續(xù)不畏艱難，迎難而上，為南方電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行保駕護航。
