來源:亮報 作者:潘宏娟 2018/7/11
北極星輸配電網訊:靈活交流輸電技術實現了大功率電力電子開關器件的制造技術、現代控制技術和傳統電網技術的有機融合，大幅度提高了輸電線路的輸送能力和電力系統的安全穩定水平，提升了系統的可靠性和運行靈活性。
應運而生：“硅片引起的第二次革命”
靈活交流輸電FACTS也稱為柔性交流輸電，以電力電子技術和控制技術為基礎，對交流輸電系統的阻抗、電壓、相位、功率等實現靈活快速調節，可以用來對系統的有功、無功潮流進行靈活控制，目的是提高線路輸送能力、提高系統穩定水平、改善電能質量、提高系統可靠性等。靈活交流輸電技術發展是電網運行控制的客觀需求，也是電力電子技術發展的必然趨勢。現代電力系統已經發展成為大規模的交直流互聯電網，區域內發電和負荷分布不均衡、輸變電設備潮流分布不均勻等問題日益突出。同時，由于城市規劃所限，線路改造、電網擴建難度越來越大，對輸電網的可靠、經濟運行要求也在不斷提高。電力電子器件的快速發展使靈活交流輸電從夢想成為現實，大功率電力電子器件用于高壓輸電系統被稱為繼微電子技術之后“硅片引起的第二次革命”。近10年來，門極可關斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極型晶體管IGBT等大功率高壓開關器件開斷能力不斷提高，信息處理技術、控制理論的進步也為靈活交流輸電技術迅速發展創造了有利條件。
靈活交流輸電裝置逐漸加入到現有交流輸電系統，與現行交流輸電系統并行發展，可以在現有設備不做重大改動的前提下，針對局部電網的具體問題，采用大功率電力電子技術以漸進方式改變，在世界上得到廣泛認可和發展。
相輔相成：靈活交流輸電的主要設備
靈活交流輸電裝置可以分為：串聯型裝置，如可控串聯補償裝置、靜止同步串聯補償裝置、用于有功功率調節的相間功率控制器等;并聯型裝置，如靜止無功補償裝置、靜止同步補償裝置等;串并聯型裝置，如統一潮流控制器UPFC、可轉換靜止補償器等。其中，統一潮流控制器是當前靈活交流輸電技術的制高點，具有靈活控制系統潮流、提高電網傳輸能力、改善系統穩定性等多種功能。
靈活交流輸電對電力系統的作用具體表現在以下方面：1. 提高線路的輸送能力，不僅節約輸電成本和占地，而且有利于環境保護。2. 提供無功電壓支撐。靈活交流輸電裝置能夠更快速、連續、靈活地補償電力系統的無功功率，同時進行無功優化管理。3. 提高暫態穩定水平。靈活交流輸電裝置可以在電網發生或即將發生故障時提供快速、平滑的調整來進行動態潮流控制和電壓支持，有助于防止連鎖性事故的擴大，減少事故恢復時間及停電損失。4. 有益于現代大電網互聯。靈活交流輸電技術帶來的靈活控制潮流和提高穩定性的能力為互聯大電網的運行提供了技術保障，從而實現能源的優化配置，提高電力設備的使用效率。
戈壁明珠：可控并聯電抗器裝置工程
甘肅電網敦煌變電站750千伏分級式可控并聯電抗器是為配合新疆—西北聯網工程——哈密—敦煌—酒泉750千伏輸電通道無功配置優化而投運的重點項目。
為了適應大規模風電送出功率及電壓波動，滿足系統運行電壓、無功控制的要求，國家電網公司在敦煌750千伏母線上裝設了一組300兆乏4級可控并聯電抗器，全套裝置由南瑞集團中電普瑞科技有限公司集成供貨，是世界上首套用于750千伏風電集中送出系統的可控并聯電抗器，也是目前世界上掛網運行電壓最高(額定電壓800千伏)、容量最大(額定容量300兆乏)的可控并聯電抗器。裝置于2012年1月5日正式投運，有效抑制了敦煌站母線電壓偏高和波動幅度大的現象，降低了線路無功損耗;有效解決了低壓無功補償裝置頻繁投切的問題，提高了設備使用壽命。敦煌變750千伏可控并聯電抗器裝置的研制成功和工程投運，標志著我國在可控并聯電抗器研制和工程實施方面已居于世界領先地位，推動了可控并聯電抗器技術產業化發展的進程，帶動了變壓器制造、大容量晶閘管閥制造等相關產業的快速發展，在技術先進性和推動高技術向生產力轉化方面具有示范作用。
勇立潮頭：統一潮流控制器UPFC示范工程
蘇州南部500千伏電網存在直流小方式下受電能力受限、動態無功支撐不足、直流雙極閉鎖后應急拉限電多等問題。采用常規的線路增容、新增輸電通道等方案均存在難以控制的風險，技術經濟不合理。同時，蘇州南部500千伏電網結構在規劃期內保持穩定，其影響潮流分布的主要因素——錦蘇直流運行方式的季節性變化長期存在。國網江蘇省電力有限公司開展了應用研究、建設工作，在蘇州南部電網的500千伏梅里—木瀆雙回線路木瀆側裝設統一潮流控制器UPFC(站址位于蘇州市吳中區)，以解決冬季直流小方式下的電力受進問題、夏季直流大方式下雙極閉鎖后拉限負荷過多的問題，同時還能對電網起到動態無功支撐的作用。500千伏UPFC采用2個串聯側換流器加1個并聯側換流器的結構，其中串聯側換流器接入梅里—木瀆雙線，并聯側換流器接入木瀆500千伏母線。
蘇州500千伏UPFC工程于2017年12月19日投入運行，3個換流器額定容量為3×250兆伏安,是世界上電壓等級最高、容量最大的UPFC工程(示范工程投產前國際上電壓等級最高為345千伏、容量最大為320兆伏安，均位于美國)。工程投運后將發揮控制電網潮流、提升輸電能力、提供動態無功補償、提高特高壓錦蘇直流安全水平等作用。當蘇南地區出現大范圍電網故障時，UPFC可以提高交流線路輸送功率總和，最大限度縮小事故造成的停電范圍。
一舉多得：特高壓串聯補償示范工程
1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程起于山西長治變電站，經河南南陽變電站，止于湖北荊門變電站，全線單回路架設，全長640千米，變電容量600萬千伏安，系統標稱電壓1000千伏，最高運行電壓1100千伏。為進一步提高特高壓線路的輸送容量，國家電網公司在長治、南陽站分別加裝20%和40%串聯補償裝置，全套裝置由南瑞集團普瑞科技集成供貨，其系統電壓等級1000千伏、額定電流5080安培、額定容量2288兆乏，提高輸送能力100萬千瓦，單回特高壓線路穩定輸送容量達500萬千瓦，短時電流耐受能力63千安、裝置可用率99.8%，抗震等級8度。首套1000千伏串聯補償裝置于2011年12月16日成功投運，引領了串聯補償技術發展。
特高壓串補示范工程的應用，使線路的最大輸送容量達到了572萬千瓦，節省了線路建設投資，節省了大量土地資源、減輕了對生態環境的影響，具有巨大的社會和經濟效益。同時，帶動了相關產業和技術發展，提升了我國核心自主知識產權成套裝備的國際競爭力，為我國占領世界特高壓領域的技術制高點提供了強力支撐。
