老曾博客6

论文3

超高压电网能够有效地解决

多直流馈入带来的运行安全稳定问题

——500千伏电网交直流混合运行的实际经验及思考

  直流输电随着技术的进步，已经在全世界得到了越来越广泛的应用；至今为止，除国家电网公司所管辖范围以外的全球所有大型电网（包括印度正在建设特高压直流输电工程的电网），都没有提出要以特高压交流电网来应对直流输电的规划。国内外电网发展的实践表明，没有交流特高压电网，超高压交流电网能够有效地解决多馈入直流带来的受端电网安全稳定问题。

  我国南方电网是世界上最复杂的交直流并列运行电网，自2000年12月26日天广±500千伏直流单极投产（2001年6月26日双极投产）开始，逐步发展到目前“8交5直”的大规模交、直流并联运行系统，其中直流输电总规模达到1580万千瓦，5回直流集中落点广东珠江三角洲地区；“十二五”期间已明确新增3回直流、1140万千瓦；2015年珠三角受端电网将有8回直流输电工程落点，总规模达到2720万千瓦。根据规划设计成果，广东电网“十二五”期间不需要、也不可能构建交流特高压电网，综合采取优化500千伏主网结构、直流落点合理分散布局、以及应对直流多馈入的技术措施，南方电网完全能够维持较高的安全运行水平。

  对于典型的交直流并联运行西电东送输电结构，南方电网在电网规划运行管理上，充分考虑了交直流并列运行所带来的好处，主要体现在：① 交流故障时可以利用直流的快速响应功能、直流的短时过负荷能力提供紧急支援，提高电网暂态稳定水平；② 利用直流的附加控制，抑制电网的低频振荡，提高系统的动态稳定水平；在几次系统振荡中，多直流协调控制系统都正确响应发挥了作用；③ 直流故障时，利用交流系统的过负荷能力转移直流系统功率，从而减少切机。

  通过运行实践和进一步的分析研究也得到，交直流并联运行的优越性只有在交流系统比较坚强的条件下才可能体现；随着直流规模的增大，特别是交流系统相对较弱的情况下，交直流并列运行反而会降低系统稳定水平，大直流故障的潮流转移将使并列运行的弱交流输电通道难以承受；如云广直流工程投运后，云广直流单极闭锁及楚雄换流站与交流系统连接线路故障成为系统最为严重的控制故障形态。为此，南方电网研究提出了大规模直流工程尽可能采用点对网孤岛运行方式的应对策略，尽量避免交直流并列运行所带来的功率转移，以大大提高输电系统的总稳定水平，南方电网的楚穗直流及计划建设的糯扎渡与溪洛渡直流都要求具备孤岛运行的能力；同时，南方电网也研究了诸如在直流落点选择时尽可能分散布点、合理选择直流规模与控制参数、加强受端电网的动态无功配置、建立综合防御系统（包括直流协调控制）、落实安全稳定控制装置等措施。

  南方电网先后经历了交流故障导致直流双极闭锁（2006年6月23日罗平变电站500kV系统故障、出线跳闸，造成天广直流马窝换流站双极闭锁）、受端交流系统故障导致多回直流同时换相失败（2010年11月7日广东500kV北增甲线故障后三跳，故障期间兴安、高肇、天广、江城直流及楚穗直流逆变站五回直流均发生一次双极换相失败；穗东换流站极1低端阀组发生4次换相失败，极2高端阀组发生2次换相失败、低端阀组发生1次换相失败）、直流双极故障对交流造成影响（2010年8月19日楚穗直流故障双极跳闸，功率转移对交流系统带来冲击）等交直流故障相互影响的事件，都对系统造成了不同程度的影响，采取相应措施，故障切除后系统恢复正常运行，功率波动很快平息。

  根据初步规划结果，南方电网2015年直流输电9回（其中送电广东8回），2020年直流输电16回（其中送电广东11回），2030年直流输电20回（其中送电广东12~13回）。南方电网科研院一直在进行多直流输电分析研究，广东电力设计研究院和浙江大学合作也在进行广东多直流落点安全稳定专题研究，研究课题从安全稳定角度全面考核最大直流输电规模的可行性，分析直流输电方案的稳定性，揭示交直流相互影响的相关因素及广东电网网架结构变化对多直流输电的适应性，研究可能存在的风险和应对措施，以稳定性最弱的丰水期腰荷分析所需要最大可能的稳定措施代价。广东电网珠三角地区2030年集中馈入直流规模占广东电网负荷比例39%，占受电地区电网的负荷比例高达50%以上，初步研究成果表明，广东500千伏电网承受多直流馈入是可行的，安全稳定是可控的，严重事故影响是可防的；而考虑珠三角地区建设交流特高压环网来应对多直流落点的方案，不但没有改善稳定特性的效果，其技术经济性反而是最差的。课题研究成果为南方电网西电东送确立发展多直流输电技术路线提供了关键的参考依据，对构建全国电网合理格局也具有重要的指导作用。该项研究还在进一步深化。

  南方电网的规划建设经验值得借鉴！华东区域电网承受远距离直流输电多回路落点，直流布点范围比珠三角地区要大好几倍；摒弃“三华”交流特高压同步电网格局，不存在南方电网那样交直流并列运行的复杂电网结构，解决问题相对还要单纯得多。

  注：

  1、以上主要内容曾于2011年08月13日在《摈弃发展特高压要“强交强直”、“先交后直”的错误论点有序发展直流大容量、高效率、远距离先进输电技术》的博文2中首次发布。

  2、网友参与技术交流的方式参见《博客平台改版告白—落实开博宗旨的无奈举措》的博文。