來源：南方電網(wǎng)報(bào)作者：黃瑩
要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，能源是“主戰(zhàn)場(chǎng)”，電力是“主力軍”，作為我國碳排放占比最大的單一行業(yè)，電力行業(yè)減排進(jìn)程將直接影響碳達(dá)峰、碳中和整體進(jìn)程。2021年3月中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議首次提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，為電網(wǎng)企業(yè)把握新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局提供了戰(zhàn)略指引。
在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)指導(dǎo)下，初步測(cè)算到2030和2060年我國新能源發(fā)電量占比將分別超過25%和60%，新能源將逐步在電源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著電力系統(tǒng)從可預(yù)測(cè)的火電和水電、相對(duì)穩(wěn)定的負(fù)荷，變?yōu)槌隽﹄y以預(yù)測(cè)的風(fēng)電和光伏以及隨機(jī)性更高的電動(dòng)汽車、微網(wǎng)系統(tǒng)等新型負(fù)荷，電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡、電力保障將面臨巨大挑戰(zhàn)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源需求增大。
為建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，未來電網(wǎng)將形成“跨省區(qū)主干電網(wǎng)+中小型區(qū)域電網(wǎng)+配網(wǎng)及微網(wǎng)”的柔性互聯(lián)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)新能源按資源稟賦因地制宜廣泛接入、多元化負(fù)荷用能需求，電網(wǎng)作為消納高比例新能源的核心樞紐作用更加顯著。直流輸電是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大容量電力輸送、增強(qiáng)電網(wǎng)互聯(lián)靈活性和可控性、提升電網(wǎng)對(duì)新能源接納能力的重要手段。
新發(fā)展階段直流輸電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，直流輸電技術(shù)將在大規(guī)模清潔能源超遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域、大容量傳輸，電網(wǎng)柔性分區(qū)，深遠(yuǎn)海上風(fēng)電高效送出，海量分布式新能源消納和直流負(fù)荷接入等領(lǐng)域迎來新的發(fā)展機(jī)遇。
在大規(guī)模清潔能源經(jīng)濟(jì)高效送出和柔性互聯(lián)方面，直流輸電以其快速控制的調(diào)節(jié)性能、大容量遠(yuǎn)距離送電等優(yōu)點(diǎn)，將成為推動(dòng)云南風(fēng)光水打捆一體化直流送出、藏東南等大型綜合能源基地開發(fā)送出和深遠(yuǎn)海上風(fēng)電集群大規(guī)模電源開發(fā)利用的重要手段。針對(duì)藏東南等清潔能源超遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域、大容量傳輸需求，需進(jìn)一步開展適應(yīng)于超遠(yuǎn)距離、超高海拔等直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備研發(fā)等研究。針對(duì)遠(yuǎn)海風(fēng)電開發(fā)，經(jīng)濟(jì)高效送出是海上風(fēng)電進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵，需要開展海上風(fēng)電直流組網(wǎng)技術(shù)、柔性中低頻輸電技術(shù)等經(jīng)濟(jì)高效的輸電技術(shù)研究。柔性直流背靠背是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)柔性分區(qū)互聯(lián)的重要技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)合理分層分區(qū)，增強(qiáng)電網(wǎng)互聯(lián)靈活性和可控性。
在直流配用電技術(shù)方面，隨著大量分布式新能源、微電網(wǎng)和柔性負(fù)荷接入，配電網(wǎng)逐步進(jìn)入具有電力電子化特征的“交直流混合”時(shí)代，在交流配電網(wǎng)中嵌入柔性直流以實(shí)現(xiàn)分布式電源和直流負(fù)荷接入，促進(jìn)分布式新能源消納，充分滿足未來多樣化用能需求，需要研究技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的緊湊化直流配電技術(shù)，解決大量分布式新能源消納和城市密集區(qū)解決線路走廊受限的增容改造。
直流輸電技術(shù)發(fā)展展望
1、支撐大規(guī)模清潔能源傳輸?shù)某h(yuǎn)距離、跨區(qū)域、大容量直流輸電技術(shù)
推動(dòng)云南風(fēng)光水打捆一體化直流送出、藏東南等大型綜合能源基地開發(fā)直流送出，需要進(jìn)一步研究超遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域、大容量特高壓直流輸電送端與受端電網(wǎng)系統(tǒng)接入方案及穩(wěn)定特性，突破超遠(yuǎn)距離大容量特高壓直流輸電控制保護(hù)技術(shù)、超高海拔外絕緣和電磁環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)和跨區(qū)域智能化運(yùn)維技術(shù)，支撐重大示范工程建設(shè)。發(fā)展多種形式的多端直流輸電系統(tǒng)，直流和交直流混合組網(wǎng)技術(shù)，直流電網(wǎng)故障高速識(shí)別、隔離與恢復(fù)技術(shù)等，支撐電網(wǎng)靈活運(yùn)行控制能力的提升。
2、支撐大規(guī)模深遠(yuǎn)海風(fēng)電經(jīng)濟(jì)高效送出的新型直流輸電技術(shù)
開展海上風(fēng)電送出新型直流匯集技術(shù)和柔性中低頻匯集送出、無常規(guī)電源支撐的海上風(fēng)電直流外送技術(shù)研究，為大規(guī)模深遠(yuǎn)海風(fēng)電送出提供經(jīng)濟(jì)優(yōu)選、安全穩(wěn)定、綠色環(huán)保的整體解決方案。海上平臺(tái)型柔性直流輸電送出具有與陸上不同的特點(diǎn)，需要適應(yīng)海上換流站復(fù)雜嚴(yán)酷使用條件，開展柔性直流輕型化換流平臺(tái)設(shè)計(jì)研究，研發(fā)緊湊化、高可靠性、免運(yùn)維、環(huán)保型的海上關(guān)鍵裝備和運(yùn)維技術(shù)。
3、支撐大電網(wǎng)柔性互聯(lián)的背靠背柔性直流技術(shù)
針對(duì)支撐廣東等聯(lián)網(wǎng)型柔直背靠背重大工程建設(shè)需要，研究電網(wǎng)背靠背柔性互聯(lián)異同步控制技術(shù)，提升柔性直流對(duì)電網(wǎng)的支撐能力；結(jié)合電網(wǎng)對(duì)潮流調(diào)節(jié)的不同應(yīng)用需求，研究新型區(qū)域電網(wǎng)主動(dòng)潮流調(diào)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)與裝備；面向柔性異步及交直流柔性并列結(jié)構(gòu)，研究協(xié)同電壓控制、快速故障隔離等高動(dòng)態(tài)的控制保護(hù)技術(shù)；自主化研制高可靠性柔性直流輸電核心裝備，實(shí)現(xiàn)工程示范應(yīng)用。
4、支撐分布式新能源消納和直流負(fù)荷接入的緊湊經(jīng)濟(jì)型直流配用電技術(shù)
面向分布式新能源消納和多元用戶負(fù)荷接入技術(shù)需求，在現(xiàn)有交流配電網(wǎng)中嵌入柔性直流，形成交直流混合配電系統(tǒng)，需要開展交直流混合配電系統(tǒng)規(guī)劃與評(píng)估方法，配電網(wǎng)柔性直流系統(tǒng)高可靠、高效率、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的拓?fù)浼夹g(shù)裝備與標(biāo)準(zhǔn)化方案研究。在負(fù)荷密集區(qū)的城市配電網(wǎng)難以滿足負(fù)荷的增長(zhǎng)，交流線路轉(zhuǎn)供能力不足，長(zhǎng)期處于重載運(yùn)行狀態(tài)，利用直流來進(jìn)行增容改造是較好的解決方案，但需要解決緊湊化和經(jīng)濟(jì)性方面難題，研究直流配電緊湊化、模塊化、經(jīng)濟(jì)型、差異化技術(shù)方案來進(jìn)行增容改造。在部分直流負(fù)荷占比較高的園區(qū)或區(qū)域，直接建設(shè)直流配用電系統(tǒng)，利用其潮流靈活可控、配電能力與供電可靠性高等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)系統(tǒng)高效接入。直流配電在新能源消納、增容改造方面具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和靈活性，提升緊湊經(jīng)濟(jì)性能將促進(jìn)直流配電技術(shù)持續(xù)進(jìn)步和規(guī)模化推廣應(yīng)用。
5、直流輸電基礎(chǔ)支撐技術(shù)
直流輸電技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)諸多關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備突破，隨著基礎(chǔ)器件和關(guān)鍵技術(shù)的提高，數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)電力技術(shù)的深度融合，可靠性和可用性也在不斷提升。進(jìn)一步開展直流關(guān)鍵設(shè)備和組部件國產(chǎn)化技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)半導(dǎo)體器件等直流主設(shè)備的國產(chǎn)化；開展直流主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與延壽技術(shù)研究，開展直流主設(shè)備數(shù)字化樣機(jī)與內(nèi)特性可視化技術(shù)研究，建立內(nèi)特性可視化系統(tǒng)，提出運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估及延壽方法，支撐直流系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行。
結(jié)語
直流輸電技術(shù)對(duì)推動(dòng)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)將起主力軍作用。南方電網(wǎng)公司將根據(jù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)需求不斷深化直流輸電技術(shù)研究，為大規(guī)模新能源高效送出和消納、電網(wǎng)柔性互聯(lián)、海量分布式新能源消納和多元用戶負(fù)荷用能需求等方面提供更有力的支撐。
