11月29日，中國電力科學(xué)研究院研制的我國首套柔性直流關(guān)鍵設備，通過(guò)上海市電力公司組織的出廠(chǎng)試驗驗收，即將運往上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電示范工程現場(chǎng)。在新能源發(fā)展日益加快的背景下，柔性直流輸電前景廣闊。

    中國電科院的賀之淵博士拿著(zhù)一張圖表，準備向筆者介紹柔性直流輸電。

    奇怪的是，這張圖表似乎與柔性直流輸電無(wú)關(guān)。圖表上畫(huà)著(zhù)中國地圖，地圖上的江蘇、甘肅等地標為藍色，寫(xiě)著(zhù)“風(fēng)電場(chǎng)”;浙江、福建等地標為紫色，寫(xiě)著(zhù)“海島供電”;上海、大連等地標為橙色，寫(xiě)著(zhù)“城市供電”。

    這些都是柔性直流輸電能夠做的事情，賀之淵說(shuō)。隨著(zhù)中國柔性直流輸電技術(shù)研究及設備制造瓶頸全部被突破，“十二五”期間，柔性直流輸電的應用預計將大大增加。

    發(fā)展新能源 需要柔性直流輸電

    對于國內所有研究柔性直流輸電技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，12月是令人興奮的一個(gè)月。一個(gè)原因是，上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電示范工程建設接近尾聲，意味著(zhù)擁有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)和設備即將成功應用;另一個(gè)原因，也是更為重要的原因是，“十二五”新能源的大發(fā)展，將帶“火”柔性直流輸電。

    此前不久，國家明確了七大戰略性新興產(chǎn)業(yè)，其中包括新能源。這標志著(zhù)在“十二五”期間，風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將獲得更多財稅金融等政策性支持，迎來(lái)加速發(fā)展的契機。

    以風(fēng)電為例。10月13日發(fā)布的《中國風(fēng)電發(fā)展報告2010》顯示，2009年全國新增風(fēng)電裝機容量1380萬(wàn)千瓦，全球排名第一，累計裝機容量世界第二;2010年，全球每3臺新安裝的風(fēng)電機組，就有一臺在中國;未來(lái)幾年，我國風(fēng)電仍有可能以每年1000萬(wàn)千瓦以上的新增裝機速度發(fā)展，并于2015年達到9000萬(wàn)~1億千瓦。

    但是，新能源發(fā)電往往表現出不穩定性、分散性、小型化、遠離負荷中心等特點(diǎn)，使得采用一般輸電技術(shù)聯(lián)網(wǎng)極不經(jīng)濟。據中國電科院副總工程師、直流輸電專(zhuān)家湯廣福介紹，制約新能源發(fā)展的瓶頸主要是并網(wǎng)問(wèn)題，風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電明顯的間歇性和不確定性，容易引發(fā)諧波污染、電壓閃變等，導致電能質(zhì)量低，無(wú)法保證電網(wǎng)安全。

    國家能源局的一位官員表示，國家將在“十二五”期間重點(diǎn)解決大型風(fēng)電基地等可再生能源基地并網(wǎng)瓶頸問(wèn)題。

    為解決新能源并網(wǎng)問(wèn)題，世界各國進(jìn)行了多種嘗試。湯廣福表示，現在看來(lái)，柔性直流輸電是保證新能源接入的最好方式之一，甚至在很多場(chǎng)合下是唯一選擇。

    已有成功經(jīng)驗證明這一點(diǎn)。1999年6月，瑞典哥特蘭島柔性直流輸電工程投入運行。該系統將納斯風(fēng)電場(chǎng)的電能送到維斯比市。工程運行經(jīng)驗表明，柔性直流輸電與交流輸電并聯(lián)運行很好地解決了三大問(wèn)題：減弱了功率變化對交流電網(wǎng)造成的壓力，使交流電網(wǎng)更易于監測;減少了電壓變化對敏感負荷的影響，隨著(zhù)風(fēng)電功率的增加，電壓質(zhì)量得到明顯改善;實(shí)現了靈活快速地控制潮流，減少線(xiàn)路損耗，有助于實(shí)現調度自動(dòng)化。

    柔性直流輸電應用圖示。在這個(gè)設想中的典型區域，柔性直流輸電廣泛應用于城市供電、風(fēng)電并網(wǎng)、海上鉆井平臺供電等領(lǐng)域。

    柔性直流輸電 能做什么

    為什么柔性直流輸電能夠解決新能源并網(wǎng)問(wèn)題?

    賀之淵認為，原因是其可控性較好、運行方式靈活，能夠減少系統短路容量，提高電能質(zhì)量。使用柔性直流輸電技術(shù)，就仿佛在輸送線(xiàn)路中增加了一個(gè)“等效電容”，可以在一定程度上確保功率的穩定輸送。

    賀之淵說(shuō)：“設想有一條大河，自然狀態(tài)下，水流的流量只受最初的地理環(huán)境影響;如果在河道上建了一個(gè)水庫，人們就可以隨意控制下游水流的流量了。柔性直流輸電技術(shù)相較普通的直流輸電技術(shù)，就好像在河道上建立了一個(gè)水庫，使人們更自由地控制輸電線(xiàn)路的電流大小和輸送狀態(tài)。”

    柔性直流輸電最突出的技術(shù)特點(diǎn)是采用了全控型的電力電子器件IGBT。與采用晶閘管的傳統直流輸電不同，柔性直流輸電的系統反應速度快、可控性較好、運行方式靈活。

    與常規交、直流輸電相比，柔性直流輸電能極大地減少系統短路，還能向無(wú)源電網(wǎng)供電，是解決大面積區域停電、實(shí)現遠距離孤立送電(如海上采油平臺和海上島嶼等)的有效途徑。2003年，美國東北部地區發(fā)生大停電事故，電網(wǎng)采用的柔性直流輸電系統提供了必要的電壓和頻率支持，幫助電網(wǎng)系統快速恢復了供電。

    此外，柔性直流輸電還能提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量，消除交流系統中的諧波污染、電壓間斷以及波形閃變等問(wèn)題。而諧波污染、電壓波形閃變等，恰恰是風(fēng)電、光伏發(fā)電帶給電網(wǎng)的一大難題。

    賀之淵表示，依據當前我國的研究成果，柔性直流輸電不但能促進(jìn)新能源并網(wǎng)，系統本身也是節能環(huán)保的。柔性直流輸電系統不需要濾波器，模塊化程度高、附屬設備少，使得設備生產(chǎn)制造周期大為縮減，也更易于移動(dòng)、安裝、調試和維護;系統的換流站體積僅為傳統直流的20%，并能實(shí)現無(wú)人值守;換流站類(lèi)似普通廠(chǎng)房，沒(méi)有室外配電裝置，對環(huán)境景觀(guān)影響小，可比常規直流節省大量走廊用地;采用地下或海底電纜，電磁干擾小。所有這些，都使得柔性直流輸電更綠色、低碳、環(huán)保。

    有關(guān)專(zhuān)家估計，到2015年，世界范圍內柔性直流輸電工程的市場(chǎng)規模將達到千億元以上。而隨著(zhù)新能源的快速發(fā)展和環(huán)境保護要求的提高，我國對柔性直流輸電技術(shù)也表現出強勁的市場(chǎng)需求，預計未來(lái)5年國內市場(chǎng)規模在400億元以上。