南網超高壓：高壓直流輸電系統(tǒng)寬頻諧波振蕩綜合防治技術達到國際領先水平
來源：中國能源新聞網 時間：2023-07-06 16:54
中國能源新聞網訊（袁湘湘）近日，中國電機工程學會組織召開“多非線性設備耦合的復雜高壓直流輸電系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定分析技術及應用”科技成果鑒定會，以程時杰院士為主任委員的鑒定委員會高度評價項目成果，一致認為項目成果整體技術達到國際領先水平，其中常規(guī)直流輸電系統(tǒng)互補諧振理論體系填補了行業(yè)空白。
我國能源資源與負荷呈現(xiàn)逆向分布特點，直流輸電是清潔能源外送的主要技術手段，是實現(xiàn)西電東送戰(zhàn)略的重要技術支撐。隨著“碳達峰、碳中和”目標提出，我國開展了大規(guī)模新能源基地的規(guī)劃和建設，大容量遠距離直流輸電技術將迎來新一輪的發(fā)展。截至目前，南方電網已建成投運十二回直流輸電工程，送電能力達到46400兆瓦，為西部清潔能源消納、粵港澳大灣區(qū)發(fā)展作出了突出貢獻。
直流輸電系統(tǒng)中存在大量具有非線性特性的設備，如換流閥換相過程、換流變鐵芯飽和特性、直流輸電線路參數(shù)頻變特性等，且多種非線性設備動態(tài)交互耦合，直流系統(tǒng)諧波阻抗特性復雜，極易引發(fā)諧波振蕩導致直流失穩(wěn)。近年來，高壓直流輸電系統(tǒng)諧波振蕩問題頻發(fā)。近年來南方電網先后發(fā)生了興安直流125赫茲諧振造成雙極閉鎖、牛從直流50赫茲諧波放大造成單極閉鎖等十余起直流輸電系統(tǒng)諧波振蕩事件，導致了設備損壞，甚至直流系統(tǒng)雙極閉鎖，造成40多億千瓦時的電量損失，導致巨大經濟損失和不良社會影響。直流系統(tǒng)諧振已成為影響西電東送的重大安全風險。
隨著新型電力系統(tǒng)的建設，電網結構越來越復雜，直流振蕩頻率范圍越來越寬，誘發(fā)振蕩的運行方式也越來越多，而直流振蕩可能導致直流閉鎖，甚至超出設備諧波耐受能力損壞設備，嚴重影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。隨著新型電力系統(tǒng)的建設，大量直流工程將投入運行，直流振蕩風險增加，將成為影響電網安全的重大風險。
項目立項之初，雖然針對直流振蕩事件開展了大量研究，但上千臺一二次非線性設備交互耦合，導致諧波傳變特性描述不準確，振蕩回路建模方法復雜且精度不高，難以準確識別振蕩失穩(wěn)誘因，更難以制定有效的抑制措施。南方電網超高壓輸電公司電力科研院聯(lián)合南網科研院、南網總調、四川大學、許繼集團等單位形成產、學、研、用攻關團隊，圍繞直流輸電系統(tǒng)多非線性設備耦合的振蕩穩(wěn)定問題，攻克振蕩“特性-誘因-防治”等一系列技術難題，從直流多設備耦合諧波振蕩機理、建模、防治三方面開展研究，構建了精確考慮多非線性因素的高壓直流輸電系統(tǒng)諧波傳變特性分析方法，首創(chuàng)了直流輸電多設備耦合系統(tǒng)精確建模方法，創(chuàng)新提出了直流輸電系統(tǒng)寬頻段諧波振蕩綜合防治技術，實現(xiàn)了寬頻振蕩機理揭示與高效防治核心技術突破，系統(tǒng)提升了直流輸電系統(tǒng)設計、制造、運維各階段振蕩風險防治能力。
項目成果不僅成功應用于興安、牛從、永富等直流工程，措施應用后到目前為止未發(fā)現(xiàn)諧波振蕩事故，有效抑制了直流輸電系統(tǒng)諧波振蕩風險，還用于南方電網年度運行方式諧振風險掃描，先后發(fā)現(xiàn)了昆北換流站、金官換流站的互補諧振風險，并提出相應的運行方式邊界要求，提前預判并有效抑制了直流輸電系統(tǒng)諧波振蕩風險，取得了顯著的社會和經濟效益。項目成果提出的直流振蕩穩(wěn)定性問題分析和防治技術手段，可推廣應用至大規(guī)模新能源直流送出場景，為構建新型能源體系，推動實現(xiàn)“雙碳”目標作出更大貢獻。
責任編輯：江蓬新
