2.2在交流網(wǎng)絡(luò)中增加FACTS

有專家介紹了在配電系統(tǒng)中使用的有源濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較,以及這種裝置的一種應(yīng)用。因?yàn)橹绷鬏旊姾虵ACTS設(shè)備產(chǎn)生的大量諧波,以及系統(tǒng)中現(xiàn)有電容帶來的諧振,都會導(dǎo)致濾波器需求的增加。專家對于濾波裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行了描述,并給出了相應(yīng)的解釋。2009年初,在芬蘭的400kV輸電系統(tǒng)中安裝了+200Mvar/-240Mvar的SVC。該SVC的主要目的是在從芬蘭南部向北部甚至更遠(yuǎn)的瑞典傳輸較大功率的情況下,有效衰減區(qū)域間的機(jī)電振蕩。因此,該SVC在輸出情況下的功率振蕩阻尼控制僅采用了有功控制模式,以確保系統(tǒng)嚴(yán)重故障引起大幅度區(qū)域間振蕩時可用的無功容量。Joetsu熱電廠屬于日本關(guān)中電力公司,主要為日本中部地區(qū)提供電力。距離該廠最近的500kV主環(huán)網(wǎng)約300km,在重負(fù)荷條件下單相故障可能會導(dǎo)致電廠從系統(tǒng)中失步,且線路故障還會引起過電壓,故有必要安裝靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)以解決穩(wěn)定性問題和過壓問題,為此,關(guān)中電力公司計(jì)劃在2013年配備450MVA的STATCOM。

2.3可再生能源應(yīng)用

對于水電是否是一種可再生能源,一直有人存在著疑問。對于工程人員來說其作為可再生能源是顯而易見的,但是對于部分政府人員和公眾來說這個答案則不是那么容易接受的。巴西、印度和中國的電力能源發(fā)展嚴(yán)重依賴于水電(正在規(guī)劃的有22GW)。為了充分利用這些能源,采用直流輸電是一個重要的技術(shù)手段。在過去10年間風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展使得大量的風(fēng)電場接入電網(wǎng),并且其容量還在持續(xù)增加。在保證電力系統(tǒng)的安全可靠以及供電質(zhì)量的前提下,將風(fēng)電接入電網(wǎng)存在諸多的挑戰(zhàn),而電力電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為解決這些問題的關(guān)鍵。目前的電力電子技術(shù)已經(jīng)使得風(fēng)電的安全性、可靠性和靈活性不低于任何現(xiàn)有其他類型的發(fā)電方式。有學(xué)者介紹了澳大利亞和新西蘭風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展情況,澳大利亞和新西蘭可能是世界上風(fēng)電接入電網(wǎng)比例最高的地區(qū),其使用FACTS裝置將風(fēng)電場接入電網(wǎng),其中涉及到在電網(wǎng)連接點(diǎn)的SVC和STATCOM、少量小型靜止無功補(bǔ)償渦輪發(fā)電機(jī)、雙饋感應(yīng)電機(jī)和連接發(fā)電機(jī)的交—直—交轉(zhuǎn)換等相關(guān)技術(shù)。關(guān)于非可計(jì)劃性能源(如風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電)對于系統(tǒng)穩(wěn)定性和電壓控制的影響也進(jìn)行了討論。丹麥的經(jīng)驗(yàn)表明了風(fēng)電場可以為交流系統(tǒng)提供慣性控制,以及有功和無功功率控制。但是,在2006年的歐洲大停電事故中,相對較小的功率(大約7GW)卻導(dǎo)致了大規(guī)模(17GW)的甩負(fù)荷問題。因此,對于將可再生能源作為常規(guī)能源來使用,還需要一個很長的過程。

3高壓直流輸電和FACTS工程技術(shù)問題

3.1工程的視覺污染、接地電流、可聽噪聲、電磁干擾等環(huán)境問題

隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益提高,電力工程設(shè)施對于其周圍環(huán)境的影響也越來越受到關(guān)注。接地電流和電磁干擾等問題已經(jīng)得到了較多的重視并有了良好的解決方案。而各種電力設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲對周邊群眾日常生活的影響,以及工程設(shè)備和建筑與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)的問題,目前也逐漸受到重視。通過在建筑內(nèi)使用各種吸音材料和在設(shè)備周圍布置隔音屏蔽等措施來對噪聲進(jìn)行抑制,已經(jīng)取得了良好的成效。而在工程設(shè)計(jì)時充分考慮工程建筑與周圍環(huán)境的視覺協(xié)調(diào)設(shè)計(jì),并對工程設(shè)備進(jìn)行必要的遮擋,是解決視覺污染問題的有效措施。

卡普里維高壓直流輸電聯(lián)網(wǎng)工程提供了從納米比亞到贊比亞電網(wǎng)之間的輸電走廊。該工程使得納米比亞電網(wǎng)能從水電資源豐富的國家得到充足的電力供應(yīng)。目前,該工程已經(jīng)在單極模式下使用金屬物回路和大地回路進(jìn)行了試驗(yàn),針對未來的雙極擴(kuò)展也已開展了可行性研究。對于使用大地回路的方案在不同運(yùn)行模式下進(jìn)行論證,需要綜合考慮地表特征、地下金屬結(jié)構(gòu)物、輸電走廊內(nèi)地下構(gòu)造等多方面因素。有學(xué)者對SCB4文章中相關(guān)但不經(jīng)常涉及的方面進(jìn)行了深入的探討,如考慮土壤電氣和熱應(yīng)力特性及土壤深度而進(jìn)行的接地極選址研究、用來評估選址結(jié)論的不同調(diào)查結(jié)論,以及接地極對環(huán)境的影響等。從而指導(dǎo)直流輸電換流站址選擇、地理位置調(diào)查、接口的影響和接地極的設(shè)計(jì),同時還給出了工程特征和應(yīng)用情況概述。

3.2含高壓直流輸電的交流系統(tǒng)特性

有關(guān)專家對于使用電壓源換相直流輸電進(jìn)行電網(wǎng)互聯(lián)和可再生能源發(fā)電接入問題進(jìn)行了研究,并主張?jiān)诳刂浦幸胫绷麟妷盒甭士刂啤＿@種控制方式是對交流系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)間功率分配技術(shù)的延伸,同時在處理不同干擾和功能邊界時進(jìn)行了改進(jìn)。提出采用閉環(huán)直流電壓控制與直流彎曲特性聯(lián)合的方式進(jìn)行直流電網(wǎng)管理,以確保系統(tǒng)操作的平滑控制并在不同換流站間合理分配,同時采用多端直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行近海輸電網(wǎng)絡(luò)支撐來提供動態(tài)頻率控制和功率振蕩阻尼。在多饋入直流輸電系統(tǒng)的相互影響強(qiáng)度指數(shù)方面,專家解決了中國南部電網(wǎng)多饋入的相互影響問題。目前該區(qū)域內(nèi)已有4條完全投入運(yùn)行的高壓直流輸電線路,第5條高壓直流輸電線路也已經(jīng)在試運(yùn)行。目前,已經(jīng)對相互影響指數(shù)進(jìn)行了評估,并正在提出一個新的指數(shù)。

3.3工程方案選擇、監(jiān)管、許可、資金和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)問題

有學(xué)者針對日本北海道—本州島的直流輸電線路,介紹了滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行需要的控制方法及運(yùn)行特性,提出了增加直流輸電系統(tǒng)靈活性的方法,以便使系統(tǒng)在功率降至0.1(標(biāo)幺值)以下時仍能正常運(yùn)行。這種方法在零功率附近避免了多次極性翻轉(zhuǎn)并減小了電纜的絕緣應(yīng)力。該學(xué)者認(rèn)為這些技術(shù)同樣可以應(yīng)用于任何一個直流輸電工程。巴西學(xué)者介紹了馬德拉群島直流輸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)的過程,其連接了圣•安東尼奧和吉拉烏水電站。在考慮穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、動態(tài)性能和經(jīng)濟(jì)評估的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)人員對多種不同的輸電方案進(jìn)行了可行性研究,最終提出了直流輸電方式、混合型輸電方式和交流輸電方式3種方案。直流輸電方式由2個雙極直流輸電和2個局部負(fù)載連接背靠背系統(tǒng)組成;混合型輸電方式由1條直流線路和2條500kV交流線路組成;交流輸電方式則選擇了3條相并聯(lián)的750kV交流線路。在經(jīng)過深入分析之后,最終交、直流混合型輸電方案因報(bào)價(jià)低在投標(biāo)過程中勝出。從這個過程中可以看到,馬德拉工程的確定方式是由經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和在其他事項(xiàng)上具有影響力的因素綜合決定的。

4結(jié)語

高壓直流輸電和新型電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用仍然是今年CIGRE的熱門主題,重點(diǎn)討論的對象包括±800kV及以上電壓等級特高壓直流輸電技術(shù)、多端直流網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)有直流輸電及FACTS工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)工程關(guān)鍵技術(shù);而對于MMC在高壓直流輸電、FACTS和新能源并網(wǎng)等方面的應(yīng)用,專家們給予了較多的關(guān)注;同時,對于高壓直流輸電及FACTS工程的選址、工程技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析等方面,專家們也進(jìn)行了熱烈的討論。