南網超高壓：高壓直流輸電系統寬頻諧波振蕩綜合防治技術達國際領先水平
來源：中國能源新聞網 時間：2023-07-14 15:53
中國能源新聞網訊（袁湘湘）近日，中國電機工程學會組織召開“多非線性設備耦合的復雜高壓直流輸電系統振蕩穩定分析技術及應用”科技成果鑒定會，以程時杰院士為主任委員的鑒定委員會高度評價項目成果，一致認為項目成果整體技術達到國際領先水平，其中常規直流輸電系統互補諧振理論體系填補了行業空白。
我國能源資源與負荷呈現逆向分布特點，直流輸電是清潔能源外送的主要技術手段，是實現西電東送戰略的重要技術支撐。隨著碳達峰、碳中和目標提出，我國開展了大規模新能源基地的規劃和建設，大容量遠距離直流輸電技術將迎來新一輪的發展。截至目前，南方電網已建成投運十二回直流輸電工程，送電能力達到46400兆瓦，為西部清潔能源消納、粵港澳大灣區發展作出了突出貢獻。
直流輸電系統中存在大量具有非線性特性的設備，如換流閥換相過程、換流變鐵芯飽和特性、直流輸電線路參數頻變特性等，且多種非線性設備動態交互耦合，直流系統諧波阻抗特性復雜，極易引發諧波振蕩導致直流失穩。近年來，高壓直流輸電系統諧波振蕩問題頻發。近年來南方電網先后發生了興安直流125Hz諧振造成雙極閉鎖、牛從直流50Hz諧波放大造成單極閉鎖等十余起直流輸電系統諧波振蕩事件，導致了設備損壞，甚至直流系統雙極閉鎖，造成40多億千瓦時的電量損失，導致巨大經濟損失和不良社會影響。直流系統諧振已成為影響西電東送的重大安全風險。
隨著新型電力系統的建設，電網結構越來越復雜，直流振蕩頻率范圍越來越寬，誘發振蕩的運行方式也越來越多，而直流振蕩可能導致直流閉鎖，甚至超出設備諧波耐受能力損壞設備，嚴重影響系統安全穩定運行。隨著新型電力系統的建設，大量直流工程將投入運行，直流振蕩風險增加，將成為影響電網安全的重大風險。
項目立項之初，雖然針對直流振蕩事件開展了大量研究，但上千臺一二次非線性設備交互耦合，導致諧波傳變特性描述不準確，振蕩回路建模方法復雜且精度不高，難以準確識別振蕩失穩誘因，更難以制定有效的抑制措施。南方電網超高壓輸電公司電力科研院聯合南網科研院、南網總調、四川大學、許繼集團等單位形成產、學、研、用攻關團隊，圍繞直流輸電系統多非線性設備耦合的振蕩穩定問題，攻克振蕩“特性-誘因-防治”等一系列技術難題，從直流多設備耦合諧波振蕩機理、建模、防治三方面開展研究，構建了精確考慮多非線性因素的高壓直流輸電系統諧波傳變特性分析方法，首創了直流輸電多設備耦合系統精確建模方法，創新提出了直流輸電系統寬頻段諧波振蕩綜合防治技術，實現了寬頻振蕩機理揭示與高效防治核心技術突破，系統提升了直流輸電系統設計、制造、運維各階段振蕩風險防治能力。
項目成果不僅成功應用于興安、牛從、永富等直流工程，措施應用后到目前為止未發現諧波振蕩事故，有效抑制了直流輸電系統諧波振蕩風險，還用于南方電網年度運行方式諧振風險掃描，先后發現了昆北換流站、金官換流站的互補諧振風險，并提出相應的運行方式邊界要求，提前預判并有效抑制了直流輸電系統諧波振蕩風險，取得了顯著的社會和經濟效益。項目成果提出的直流振蕩穩定性問題分析和防治技術手段，可推廣應用至大規模新能源直流送出場景，為構建新型能源體系，推動實現碳達峰、碳中和戰略作出更大貢獻。
責任編輯：高慧君
