中國儲能網訊：——訪國網智能電網研究院有限公司總工程師賀之淵
■本報記者 董梓童 蘇南
要實現碳達峰碳中和目標，就要加快電力行業(yè)清潔低碳轉型，持續(xù)發(fā)展可再生能源，助力能源結構、消費變革。然而，隨著新能源裝機規(guī)模增長、占比提升，其波動性、不穩(wěn)定性等特性給電網安全穩(wěn)定運行提出了新挑戰(zhàn)。
因此，構建新型電力系統不僅需要電源端技術進步，也離不開先進電網技術的支撐。作為我國先進電網技術的創(chuàng)新基地、先進設備的研發(fā)基地，國網智能電網研究院有限公司（以下簡稱“國網智研院”）長期致力于特高壓、柔性交直流輸電技術的研發(fā)升級。近日，記者就現階段我國電網技術水平、未來電網技術發(fā)展方向及困難等問題采訪了國網智研院總工程師賀之淵。
■■■傳統電網要適應新型電力
系統建設要求
中國能源報：我國曾開展多年智能電網建設，新型電力系統給智能電網帶來哪些挑戰(zhàn)？
賀之淵：新型電力系統和智能電網的概念是一致的，只是在新的形勢下，對智能電網的內涵提出了新要求。然而，盡管新型電力系統已經提出了具體要求，但其建設路徑等關鍵問題并沒有完全明確，這對電力產業(yè)上下游企業(yè)而言，將是很大的挑戰(zhàn)。
據預測，到2030年，我國電源側新能源日內最大波動可能達到5億千瓦以上，電力系統調節(jié)壓力越來越大，這要求輸電技術能把傳統的剛性電力系統變得更柔性一些，實現電力系統多種能源時空互補與廣域互濟。因此，在新型電力系統建設中，要聚焦先進輸電技術、設備，將先進輸電技術與新型電力系統建設需求融合起來，將新技術與老電網結合起來，實現電網柔性化、智能化、數字化，進而支撐新能源高比例接入，讓電網發(fā)揮更大作用。
例如，直流輸電可以實現電能遠距離、大容量傳輸，但端對端的結構卻使其調節(jié)特性、輸電靈活性大受限制。因此，未來直流輸電將逐步向多電源、多落點的網絡化方向發(fā)展，進一步提升電力系統運行的靈活性與經濟性。未來我國可以在西部、東部沿海等地構建由風、光等多種能源構成，多區(qū)域、多落點的柔性直流輸電網絡，增強電網功率互濟能力，提升新能源送出效率。此外，可再生能源電力不僅要配合電網工作，還要有主動支撐能力，保障電網安全運行。這是新型電力系統建設的必然要求。
■■■柔性交直流輸電技術與裝備大有可為
中國能源報：目前我國電網技術、裝備對構建新型電力系統有何支撐作用？
賀之淵：電網技術與裝備是實現電能轉換與傳輸的基礎，是新型電力系統中實現源網荷互動的中樞環(huán)節(jié)。隨著大規(guī)模新能源外送比例越來越高，除現有常規(guī)交流輸電技術及裝備外，還需要可控性高、經濟性好、支撐能力強的新型輸電技術與裝備，特別是以電力電子技術為核心的柔性交直流輸電技術與裝備，主要包括特高壓直流、柔性直流、靈活交流等技術。
在特高壓直流技術方面，目前國家電網公司累計建設投運15項特高壓直流工程，最遠輸電距離達到3300公里，最大輸電容量達1200萬千瓦。我國能源資源稟賦決定了在新型電力系統建設的過程中，仍需要更多的特高壓直流輸電工程，以便將西部大規(guī)模新能源集中外送。同時在東部負荷中心，通過改進換流器拓撲，提高其抵御交流故障的免疫能力，避免多饋入直流連鎖換相失敗引發(fā)電力系統穩(wěn)定問題，實現新能源規(guī)模消納。
在柔性直流技術方面，我國建成投運了世界首個柔性直流電網工程——張北柔性直流電網工程，同時國網智研院今年成功中標德國海上風電柔性直流送出工程，實現我國高端輸電技術首次進入歐洲。柔性直流作為新一代輸電技術，可有效應對新能源的波動性和間歇性，為大規(guī)模新能源友好并網提供支撐。在我國西部，可以通過多種能源的廣域直流互聯，實現高比例新能源電力系統的實時功率平衡。在我國東部深遠海風能資源豐富地區(qū)，也需要通過柔性直流技術實現海上風電輸送。
在靈活交流技術方面，靜止無功補償、串補等技術已實現廣泛應用，提升了電網的動靜態(tài)電壓支撐能力和線路輸電容量。 UPFC（統一潮流控制器）、SSSC（ 靜止同步串聯補償器）、低頻輸電等新技術也實現了示范應用，這些技術可以大幅提升含有大規(guī)模新能源的交流網絡的輸電能力，實現電力系統潮流快速調節(jié)，支撐新能源快速調控。
■■■先進技術要立足于
解決更廣域的電力問題
中國能源報：如何將上述先進技術與新型電力系統建設要求結合起來？
賀之淵：當然，無論是特高壓還是柔性直流輸電技術，抑或是柔性交流輸電裝置等，都是解決一個點或一條線的問題。面對新型電力系統建設的新要求，必須解決一個面乃至更廣域的電力問題，將特高壓、柔性交直流輸電等技術有機結合起來。同時，可以通過改變局部電網結構，如將直流接入局部電網或通過交直流混合接入、全直流的新能源單獨構網及與交流聯合并網，實現更高比例新能源安全并網、高效消納。
對于像江蘇、上海這種大型負荷中心地區(qū)，電力送入有兩大困難：城市和工業(yè)建筑用地密度很大，線路走廊緊缺，對新增輸電線路的功率密度要求很高；該地區(qū)已有多條特高壓常規(guī)直流密集饋入，其固有的換相失敗風險導致電網安全穩(wěn)定運行壓力不斷增大。為此，國家電網公司創(chuàng)新性地提出了混合級聯、多落點的特高壓混合直流方案，白鶴灘送出特高壓工程（包括白鶴灘-江蘇、白鶴灘-浙江特高壓直流工程）也是世界上首個采用“混合級聯拓撲”的特高壓直流輸電工程，通過將電流源型常規(guī)直流技術和電壓源型柔性直流技術進行深度融合，首次實現了大容量和靈活可控的統一。
在方案中，送端換流站仍采用常規(guī)的電流源型換流器，受端采用電流源型換流器串聯多個電壓源型換流器，主要有三個優(yōu)勢：保留了常規(guī)直流的低成本、高功率密度、窄輸電走廊優(yōu)勢；可利用柔性直流靈活并聯構成多落點系統，兼顧蘇南地區(qū)多個負荷中心電力需求，緩解500千伏交流主網架的電力疏散壓力；可發(fā)揮柔性直流無換相失敗、功率高度可控等優(yōu)勢，提高蘇南電網電壓支撐能力，增強交流系統的穩(wěn)定性。
■■■開發(fā)海上風電
有利于減輕西電東送壓力
中國能源報：海上風電漸成新能源發(fā)展的新趨勢，對構建新型電力系統有何意義？海上風電應如何健康發(fā)展、安全送出？
賀之淵：個人認為，海上風電將在我國新型電力系統的構建中扮演極其重要的角色。目前已出爐的沿海?。ㄊ校┖Ｉ巷L電規(guī)劃已超過1.5億千瓦，其中“十四五”規(guī)劃近0.6億千瓦。大規(guī)模海上風能資源開發(fā)，可以推動我國東部、南部沿海省份能源供給側結構性改革，實現能源轉型。同時，海上風電靠近東部負荷中心，開發(fā)海上風電可以彌補我國能源分布與經濟發(fā)展地區(qū)不平衡的缺陷，減輕西電東送通道建設的壓力，有利于我國電網整體的安全穩(wěn)定運行。
柔性直流輸電技術是目前遠海風電送出的主流方式，該技術在歐洲已經廣泛應用于遠海風電接入，但我國還處于前期技術探索階段。如國內的如東海上風電場項目，其海上平臺體積超過30萬立方米，總重量超過2萬噸。國家電網公司中標的德國海上風電柔性直流送出工程，海上平臺的設計方案體積約10萬立方米，總重量約1萬噸，這在歐洲已是標準化設計。
因此，要推進海上風電發(fā)展，要解決三個方面的主要問題：一是要提升海上風電系統的友好性、可靠性、穩(wěn)定性，突破海風系統對電網的主動支撐、電力電子寬頻域諧振抑制以及海風多端互聯協同送出等關鍵技術；二是必須開展輕型化、緊湊化設計，大幅降低當前柔性直流換流平臺建造成本，同時考慮到海上風電特殊的環(huán)境及地理位置，積極開發(fā)遠程運維和智慧診斷技術，實現平臺設備狀態(tài)的全面可控、可觀、可預測；三是要積極探索新的海上風電送出技術，目前國網智研院聯合風機廠家、高校等單位正在共同開展直流風機開發(fā)，采用全直流升壓并網從而進一步提升海上風電的技術經濟性。
中國能源報：除海上風電外，國網智研院在新型電力系統建設中還將開展哪些工作？
賀之淵：目前國網智研院在先進交直流輸電技術、高性能電工材料、網絡安全方面已走在行業(yè)前列，取得了多項擁有自主知識產權的國內首臺（套）、國際領先水平的研究成果，不僅實現國產替代，且與跨國公司“同臺競技”，如中標5個歐洲柔直工程系統設計合同，開發(fā)出完全自主知識產權的交直流電纜用絕緣料，打破了陶氏化學、北歐化工等跨國公司壟斷。因此，面對新型電力系統建設的歷史機遇，國網智研院已具備有所作為、引領發(fā)展的基礎條件，下一步，將瞄準未來電網發(fā)展前沿技術領域，強化關鍵技術攻關，深化科研機制改革，以先進輸電技術為先導，帶動我國能源技術、裝備由國產替代走向國產引領。
