大灣區(qū)直流背靠背東莞工程鳥瞰圖。通訊員陳振良攝
日前,粵港澳大灣區(qū)直流背靠背東莞工程投產(chǎn),這標志著世界首個異同步背靠背工程——粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程正式投產(chǎn)。以粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程為代表的廣東目標網(wǎng)架工程建成后,將從根本上化解廣東電網(wǎng)短路電流超標、多直流落點風險、大面積停電三大問題,顯著提升廣東電網(wǎng)電力供應和配置能力。預計2022年將支撐西電東送電量不低于1883億千瓦時,廣東省東西部電力交換能力由410萬提升至1000萬千瓦。
分為廣州工程和東莞工程兩部分
粵港澳大灣區(qū)是華南電力負荷最為集中的區(qū)域——珠三角地區(qū)負荷占廣東全省負荷的77%。廣東正規(guī)模化開發(fā)海上風電,推動項目集中連片開發(fā)利用,打造粵東、粵西千萬千瓦級海上風電基地,支撐可再生能源快速發(fā)展。具有隨機性、間歇性、波動性特征的新能源將大規(guī)模并網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、電動汽車、儲能等交互式能源設施廣泛接入,將從發(fā)輸配用各個環(huán)節(jié)深刻影響電力系統(tǒng)運行。連接不同區(qū)域電網(wǎng)的柔性直流背靠背工程,應用世界最先進的柔性直流技術(shù),為廣東電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供重要支撐。
粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程主要分為兩個部分:一是廣州工程,連接珠西北區(qū)域電網(wǎng)、珠東北區(qū)域電網(wǎng)；二是東莞工程,連接珠西南區(qū)域電網(wǎng)、珠東南區(qū)域電網(wǎng)。
工程建成后,在大灣區(qū)內(nèi)部,原本連成一片的大電網(wǎng)將分解為多個不同步的小區(qū)域電網(wǎng),彼此之間有“防火墻”避免“火燒連營”:一個小區(qū)域出現(xiàn)故障,可以快速隔離,將停電控制在小區(qū)域。在大灣區(qū)外部,還將在粵東、粵西之間建設柔性直流背靠背工程,實現(xiàn)廣東東西互聯(lián),再將大灣區(qū)電網(wǎng)、粵東、粵西分割成三個彼此聯(lián)通、但互不影響的區(qū)域電網(wǎng)。
“就是把交流電力系統(tǒng)通過直流實現(xiàn)相互獨立聯(lián)網(wǎng),就像‘背靠背’的兩個人平時‘彼此支援’,遇到無法排除的故障‘隨時放手’,避免大面積停電。”南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)基建部總經(jīng)理龐鵬表示,據(jù)測算,以粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程為標志的系列工程全部投產(chǎn)后,粵港澳大灣區(qū)的供電能力將提升80%。
IGBT器件國產(chǎn)化比例提升至50%
該工程實現(xiàn)了一系列技術(shù)突破與創(chuàng)新,也應用了各種新式設備。“粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程涉及行業(yè)上下游企業(yè)近200家,僅電網(wǎng)設備領域,工程建設就將帶動上下游供應鏈約80億元。”廣東電網(wǎng)公司基建部項目管理科經(jīng)理王流火表示。
值得一提的是,該工程首次實現(xiàn)工程應用絕緣柵雙極型晶體管(以下簡稱IGBT)器件國產(chǎn)化比例大幅提升至50%,徹底解決以往工程中IGBT進口依賴的難題。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?被譽為電力電子裝置的“CPU”。
南方電網(wǎng)公司的技術(shù)攻關團隊在國內(nèi)首次研制出了全國產(chǎn)柔性直流換流閥閥段,實現(xiàn)了柔性直流換流閥核心組件包括IGBT、電容器、IGBT驅(qū)動板、二次板卡芯片的完全自主可控,并在該工程實現(xiàn)首次試用。
該產(chǎn)品的成功研制及創(chuàng)新應用,解決了柔性直流換流閥關鍵元器件、零部件依賴進口的“卡脖子”難題,實現(xiàn)“0到1”的突破,推動柔性直流技術(shù)自主可控的跨越式發(fā)展,提高了我國電工裝備制造業(yè)的核心競爭力。
打造一個生態(tài)環(huán)保智能換流站
東莞工程在世界上容量最大的柔性直流輸電用變壓器上實現(xiàn)了損耗率最低、能效等級最高。整個工程單臺柔直變壓器容量達到575兆伏安,東莞工程設備的負載損耗小于760千瓦,滿載損耗1.55‰,達到等效容量的一級能效水平。“整個工程12臺變壓器,相當于一年節(jié)省3000萬度電,每年減少3萬噸二氧化碳排放量,為實現(xiàn)“雙碳”目標貢獻力量。”東莞工程項目經(jīng)理吳軻介紹道。
粵港澳大灣區(qū)直流背靠背電網(wǎng)工程在數(shù)字化方面也做了一些有益的探索?；ㄟ^程中打造了國內(nèi)首個貫穿全生命周期的三維場景智能運維換流站,系統(tǒng)將融合基建關鍵數(shù)據(jù)及換流站站端實時運維數(shù)據(jù),實現(xiàn)三維空間場景的智能操作、智能巡視、智能安全、智能檢修等應用。
