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南瑞集團(tuán):研發(fā)關(guān)鍵裝備 推動(dòng)能源互聯(lián)

2016-02-16 來源:國家電網(wǎng)報(bào)

  隨著戰(zhàn)略層級(jí)的上升,全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迎來重大機(jī)遇。構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),可以改變傳統(tǒng)用能方式,以清潔和綠色的方式滿足全球電力需求。

  構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)需要先在技術(shù)和裝備上落地。南瑞集團(tuán)有限公司大力加強(qiáng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)研究和重大裝備研制,全力支撐新技術(shù)應(yīng)用和新項(xiàng)目試點(diǎn),陸續(xù)取得了一系列突破性成果。

  建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)可靠的特高壓電網(wǎng)

  在全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中,特高壓扮演著重要角色。國家電網(wǎng)公司的目標(biāo)是建立“強(qiáng)交強(qiáng)直”特高壓電網(wǎng),支撐其發(fā)展的重大技術(shù)裝備是全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重中之重。

  近日,南瑞集團(tuán)旗下的普瑞工程公司與南瑞繼保電氣公司組成聯(lián)合體,成功中標(biāo)上海廟—臨沂特高壓直流工程全部換流閥設(shè)備。該工程為世界首個(gè)6250A特高壓直流輸電工程,輸電容量首次從800萬千瓦提升到1000萬千瓦。

  作為特高壓直流輸電的核心裝備,特高壓換流閥是交直流電能轉(zhuǎn)換的核心單元,多組換流閥按照程序觸發(fā)可實(shí)現(xiàn)換流器電壓、電流及功率的控制與調(diào)節(jié)。換流閥涉及電力電子、電力系統(tǒng)、輸配電工程、自動(dòng)控制等十多個(gè)專業(yè),技術(shù)難度巨大。

  目前,南瑞集團(tuán)已與國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓框架協(xié)議,建立了技術(shù)研發(fā)、工程實(shí)施、市場(chǎng)開拓全過程協(xié)作機(jī)制,在換流閥研制和工程應(yīng)用方面建立起良好的合作關(guān)系。以此為基礎(chǔ),普瑞工程公司正承擔(dān)越來越多的實(shí)際工程應(yīng)用項(xiàng)目。而南瑞繼保電氣公司則通過自主研發(fā)攻克了特高壓換流閥關(guān)鍵技術(shù),逐步開展工程實(shí)際應(yīng)用。

  特高壓換流閥是特高壓直流輸電重大裝備,世界首套1100千伏可控并聯(lián)電抗器是南瑞研制的特高壓交流重大裝備的代表。可控并聯(lián)電抗器是一種新型的靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù),可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式靈活調(diào)節(jié)自身無功輸出容量,是保證特高壓電網(wǎng)安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要設(shè)備之一。目前,該設(shè)備已通過中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)產(chǎn)品技術(shù)鑒定,標(biāo)志著我國已完全掌握核心技術(shù)。近期,南瑞集團(tuán)正在開展世界首套1100千伏可控并聯(lián)電抗器設(shè)備的校對(duì)、調(diào)試等后期工作,為該設(shè)備投入工程應(yīng)用做準(zhǔn)備。

  讓智能電網(wǎng)更加安全穩(wěn)定

  2月2日,南瑞集團(tuán)電網(wǎng)穩(wěn)定、調(diào)度、雷擊預(yù)警專業(yè)方向3個(gè)科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過國家電網(wǎng)公司第一批科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)評(píng)估,評(píng)定等級(jí)分別為優(yōu)秀、良好、優(yōu)秀。其中穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)在全部15支團(tuán)隊(duì)中排名第一。

  隨著特高壓交直流電網(wǎng)快速發(fā)展和清潔能源大規(guī)模開發(fā),電網(wǎng)運(yùn)行特性發(fā)生了深刻變化,交流與直流、送端與受端相互影響,分布式能源、電動(dòng)汽車等電力電子設(shè)備的不斷應(yīng)用使電網(wǎng)系統(tǒng)更加復(fù)雜,向電網(wǎng)安全穩(wěn)定提出新挑戰(zhàn)。

  在原有技術(shù)裝備應(yīng)用基礎(chǔ)上,為解決電網(wǎng)無功和電壓問題,公司將建設(shè)一批調(diào)相機(jī)組。“調(diào)相機(jī)組實(shí)際上就是發(fā)電機(jī),不過不發(fā)有功、只發(fā)無功。調(diào)相機(jī)的建設(shè)是一回事,對(duì)調(diào)相機(jī)的運(yùn)行控制則是另一回事。這些機(jī)組都將納入安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的調(diào)控范圍,我們將深入開展研究應(yīng)用。”研究人員李威博士說。

  目前,電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)的主要手段是通過科學(xué)安排調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行方式、切機(jī)、切負(fù)荷來維持電網(wǎng)穩(wěn)定,這是電網(wǎng)的預(yù)防控制和緊急控制。未來,在電網(wǎng)發(fā)生極端突發(fā)事件的情況下,如戰(zhàn)爭、雪災(zāi)等,系統(tǒng)和裝置的配合能讓電網(wǎng)快速恢復(fù)供電。目前,南瑞集團(tuán)已在該領(lǐng)域規(guī)劃布局,電網(wǎng)將充分實(shí)現(xiàn)自愈功能。

  圍繞智能電網(wǎng)的保護(hù)和運(yùn)行控制,南瑞集團(tuán)于去年成功獲批建設(shè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,在繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定、智能調(diào)度和變電站自動(dòng)化等領(lǐng)域開展研究,解決大規(guī)模交直流混聯(lián)、新能源接入和消納等新環(huán)境下,電網(wǎng)故障快速處理、安全穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制等技術(shù)難題,為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供3道防線保障。

  無論白天黑夜,在南瑞智能電網(wǎng)保護(hù)與運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里,科技攻堅(jiān)的步伐從未停止。從這里研發(fā)出的各項(xiàng)產(chǎn)品,正源源不斷地走向工程應(yīng)用。

  提升清潔能源滲透率

  最近,南瑞光伏研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在緊張籌備虛擬同步機(jī)的型式試驗(yàn),完成后即可開展示范應(yīng)用。該設(shè)備通過改變一系列核心算法,將傳統(tǒng)的逆變器虛擬為發(fā)電機(jī)組,使新能源電廠實(shí)現(xiàn)具備參與電網(wǎng)調(diào)頻的功能。

  虛擬同步技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)10年,誕生了各種不同的技術(shù)流派,但絕大多數(shù)都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。南瑞集團(tuán)研制的自同步型虛擬同步機(jī)技術(shù),克服了國內(nèi)外各技術(shù)方案在并網(wǎng)接入方面的缺點(diǎn),代表公司成功申報(bào)該方向863課題,目前已完成基礎(chǔ)理論研究和核心裝備研制。

  清潔能源大量接入,其波動(dòng)性給電網(wǎng)安全穩(wěn)定帶來影響。虛擬同步機(jī)因具備調(diào)頻功能,提升了風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)的友好性。

  虛擬同步機(jī)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景,在新能源以電流源接入的基礎(chǔ)上,可短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻。通過逐步示范,實(shí)現(xiàn)新能源一次調(diào)頻調(diào)壓控制、二次調(diào)頻調(diào)壓控制、系統(tǒng)阻尼控制技術(shù)。在中長期應(yīng)用上,該技術(shù)能逐步應(yīng)用于分布式新能源接入控制,遠(yuǎn)期可應(yīng)于電力電子接口負(fù)載設(shè)備,如電動(dòng)汽車充放電控制等。

  目前,南瑞集團(tuán)研制了包括具有虛擬同步機(jī)特性的光伏逆變器、風(fēng)電變流器、儲(chǔ)能變流器及自同步電壓逆變器等系列產(chǎn)品與完整解決方案,功率等級(jí)覆蓋大型并網(wǎng)及分布式光伏、風(fēng)電及儲(chǔ)能電站,微電網(wǎng)等各種應(yīng)用場(chǎng)景。

  在“兩個(gè)替代”戰(zhàn)略背景下,除虛擬同步機(jī)技術(shù)外,南瑞集團(tuán)的大規(guī)模新能源緊急控制、微電網(wǎng)整體解決方案等技術(shù)國際領(lǐng)先,不斷支撐清潔能源滲透率水漲船高和電力結(jié)構(gòu)清潔化,朝著“一極一道”清潔能源利用邁出堅(jiān)實(shí)步伐。

  全力推動(dòng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

  今年1月,南瑞集團(tuán)成立了全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心,負(fù)責(zé)支撐公司及南瑞集團(tuán)能源戰(zhàn)略研究與規(guī)劃,組織基礎(chǔ)前瞻技術(shù)預(yù)研及重大關(guān)鍵核心技術(shù)研究,廣泛開展技術(shù)溝通與合作,參與標(biāo)準(zhǔn)制定。

  “全球能源互聯(lián)網(wǎng)靠一步一個(gè)腳印實(shí)現(xiàn)。電網(wǎng)范圍從國家、地區(qū)覆蓋到全球,這對(duì)技術(shù)裝備提出了新的要求,它的實(shí)現(xiàn)必須依靠技術(shù)驅(qū)動(dòng)和裝備支撐。”南瑞集團(tuán)科技部門負(fù)責(zé)人栗寧說。

  下一步,南瑞集團(tuán)將重點(diǎn)研制高壓大容量柔性直流輸電成套設(shè)備、特高壓直流輸電換流閥和控制保護(hù)系統(tǒng)及產(chǎn)品,以及高壓大容量柔性直流斷路器、超高壓統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)等產(chǎn)品,滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)柔性輸電需要。

  與技術(shù)研究相對(duì)應(yīng),南瑞集團(tuán)正加快推動(dòng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,做強(qiáng)特高壓直流輸電產(chǎn)業(yè),形成常規(guī)直流輸電和柔性直流輸電整體解決方案,以及新一代柔性直流輸電整體解決方案,做大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè),做大分布式能源并網(wǎng)與儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。

  全球能源互聯(lián)網(wǎng)的最終目標(biāo)是跨國、跨洲互聯(lián)。南瑞集團(tuán)緊跟國家電網(wǎng)公司國際化步伐,在加快推動(dòng)特高壓技術(shù)“走出去”方面不遺余力。目前,南瑞集團(tuán)正全力支撐公司巴西美麗山二期、巴基斯坦直流及蒙古煤電送出項(xiàng)目。同時(shí),南瑞集團(tuán)還積極參與國際組織,加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)制修訂,將以在CIGRE發(fā)起“電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的系統(tǒng)性框架設(shè)計(jì)建議”新工作組提案為契機(jī),加強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定控制等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域技術(shù)國際化標(biāo)準(zhǔn)輸出,為公司主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)、推進(jìn)國際化戰(zhàn)略和加快構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供支撐。