南方电网：创新才能与“大停电”绝缘
发布时间：2013-05-08 来源： 科学时报
本文摘要：近日，全球第一个±800千伏直流输电工程云南—广东特高压直流输电工程（简称云广直流）孤岛运行调试500万千瓦试验取得圆满成功。...
近日，全球第一个±800千伏直流输电工程云南—广东特高压直流输电工程（简称“云广直流”）孤岛运行调试500万千瓦试验取得圆满成功。面对500万千瓦负荷瞬间丢失带来的巨大冲击，中国南方电网公司（以下简称“南方电网”）的主网仍旧岿然不动，这是世界上第一次开展的±800千伏电压等级孤岛运行满负荷试验。
采用孤岛运行方式，不仅可有效减少直流系统故障对主网的影响，而且能提高南方电网的安全稳定水平。云广直流孤岛调试协调小组组长、南方电网总工程师许超英对记者表示，此次直流孤岛试验从方案设计、仿真验证、实际试验、分析评价、完善改进等均由南方电网自主完成。
孤岛试验的成功，是近年来南方电网始终坚持自主研发创新结出的累累硕果。
“大停电”如影随形
“世界上结构最复杂、联系最紧密、科技含量最高的电网”这是南方电网独一无二的标签，却也是一柄双刃剑。
许超英表示，电网的交直流混合运行、远距离、大容量输电等都潜伏着巨大的运行风险，这些风险在云广工程直流双极投产后显得更为突出，其可能导致的严重后果是大面积、大范围的突发性停电，这一直是全球各大电网挥之不去的梦魇。
如2012年7月底，印度北部与东部地区连续两次发生大面积的严重停电事故。突如其来的电力中断导致印度大部分地区陷入混乱，地铁、公路交通乃至金融业均遭受巨大影响，直接影响了逾6亿人的正常生活。
大面积的停电事故不仅仅发生在印度，许多发达与发展中国家都面临着同样的遭遇。以美国为例，近年来该国佛罗里达州、密歇根州等地均先后发生过大规模停电事故。
在电力的供应已成为决定当前全球经济发展的关键要素时，如何确保其供应的稳定显然已成为重中之重。在联网方式之下，云广直流满负荷运行时双极闭锁始终是当前南方电网的头号安全威胁。
“电网最怕的就是直流满功率双极闭锁和多回直流同时闭锁或换相失败，相当于一条或几条高速公路突然封闭，整个主网架都会动荡甚至崩溃。”中国工程院院士李立浧对记者说，“孤岛运行方式最大的价值就是化解这第一大风险。”
“孤岛”化解风险
孤岛运行方式是指直流系统送端与若干电厂形成的相对独立的“孤岛”系统，即与大电网交流系统不联网、直接通过直流系统将电力送往受端。孤岛运行可谓南方电网的“稳定器”，其结构在电网安全方面具有先天的优越性。
采用这一运行方式后，云广直流可以直接将电力送往广东负荷中心、有效减少直流系统故障对主网的影响，也是化解±800千伏直流投运后运行风险的有效措施之一。
许超英指出，研究表明在孤岛运行方式之下，直流闭锁仅造成主网频率略有降低。“不会造成主网频率稳定问题，而且也不会造成系统暂稳或动稳问题，还能使得电网效益倍增。”
根据南方电网的计划安排，2013年西电东送的电量将达1303亿千瓦时，目前公司正尽量挖掘现有通道潜力。南方电网总调方式处处长黄河告诉记者，由于云广直流采用孤岛运行方式，可以不占用交流通道裕度，丰水期能增加云南水电外送70万至80万千瓦。
李立浧为记者算了笔经济账：“西电东送能力提高70到80万千瓦，仅在迎峰度夏期间满负荷运行三个月，一年就多送17亿千瓦时，明后两年每年可多送21亿千瓦时。”
“而且从社会效益来说，吸纳了云南富余的水电送至广东，可以减少广东火电机组的出力，也就是减少碳排放，这对于落实国家节能减排政策具有重要意义。”李立浧说。
自主研发结硕果
记者了解到，南方电网早在2005年规划设计云广工程时，便提出了送端侧联网和孤岛两种方式均为正常运行方式，并着手开展直流孤岛运行方式的研究。
在南方电网科研院系统研究所所长洪潮看来，南方电网的核心技术不应掌握在外方手里，“作为中方研究团队，我们要有点骨气！”
他告诉记者，研发骨干团队与南方电网总调、超高压等单位一同自主研究，完成了修改保护闭锁逻辑、停用整流站双极闭锁后投旁通对逻辑以及优化直流双极闭锁后直流低压限流（VDCL）逻辑等问题的技术攻关。
“我清楚地记得去年端午节的前一天，我们拿出闭锁逻辑修改方案请外方确认，他们都有顾忌，不愿签字。”洪潮感慨地说，“此次调试的成功，让我们南网人的自主研发能力得到了充分的证明。”
据了解，南方电网针对送端孤岛运行方式先后开展了潮流稳定计算、过电压计算及控制保护策略研究，在直流孤岛运行方式稳定机理、稳控措施、过电压特性及抑制措施、机网协调等方面的研究均取得了突破。
自2010年10月17日起，云广直流工程孤岛运行方式现场调试共进行6个阶段试验，采取了直流功率从100万千瓦至500万千瓦逐步增加的积极稳妥策略。
“近日举行的试验都非常成功，孤岛系统可以非常好地抗击故障和扰动，而且能够很快进入平稳状态，为今后的运行提供了非常好的基础。”洪潮说。
在许超英看来，孤岛运行的成功标志着南方电网自主科技创新水平又上了新台阶，这对于我国电力工业技术与管理具有里程碑的意义。
长期以来，南方电网始终坚持对研发的巨额投入。“十一五”期间，南方电网的科研投入累计达54.3亿元，从2006年的6.52亿元增加至2010年的15.76亿元，年均增长24.7%。“高压直流输电工程成套设计自主化技术开发与工程实践”曾被国家科技奖励委员会推荐为2011年国家科技进步奖一等奖，是电力行业唯一被推荐的项目。
许超英表示，孤岛试验成功给业界提供了很好的实例，今后交直流的运行、交直流之间的协同以及优势互补将有更多的选择。“但是，试验过程中我们发现对于直流的深入了解还显不足，仍需要进一步深入研究掌握。”
“我们会尽快将已经确认的直流存在的缺陷消除，尽快完成试验系统性的总结并试运行，完善相关运行方案，确保汛期到来前具备孤岛运行条件。同时，还会将试验结论应用到在建的糯扎渡、溪洛渡直流建设中去。”许超英说。
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