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撲結(jié)構(gòu)比較,以及這種裝置的一種應用。因為直流輸電和FACTS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,都會導致濾波器需求的增加。專家對于濾波裝置的拓撲結(jié)構(gòu)和特性進行了描述,并給出了相應的解釋。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的瑞典傳輸較大功率的情況下,有效衰減區(qū)域間的機電振蕩。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,在重負荷條件下單相故障可能會導致電廠從系統(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)中電力公司計劃在2013年配備450MVA的STATCOM。

2.3可再生能源應用

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年間風電技術(shù)的發(fā)展使得大量的風電場接入電網(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。有學者介紹了澳大利亞和新西蘭風力發(fā)電的發(fā)展情況,澳大利亞和新西蘭可能是世界上風電接入電網(wǎng)比例最高的地區(qū),其使用FACTS裝置將風電場接入電網(wǎng),其中涉及到在電網(wǎng)連接點的SVC和STATCOM、少量小型靜止無功補償渦輪發(fā)電機、雙饋感應電機和連接發(fā)電機的交—直—交轉(zhuǎn)換等相關(guān)技術(shù)。關(guān)于非可計劃性能源(如風力發(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行了討論。丹麥的經(jīng)驗表明了風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)卻導致了大規(guī)模(17GW)的甩負荷問題。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行抑制,已經(jīng)取得了良好的成效。而在工程設(shè)計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,并對工程設(shè)備進行必要的遮擋,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。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行了試驗,針對未來的雙極擴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行模式下進行論證,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。有學者對SCB4文章中相關(guān)但不經(jīng)常涉及的方面進行了深入的探討,如考慮土壤電氣和熱應力特性及土壤深度而進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,同時還給出了工程特征和應用情況概述。

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行電網(wǎng)互聯(lián)和可再生能源發(fā)電接入問題進行了研究,并主張在控制中引入直流電壓斜率控制。這種控制方式是對交流系統(tǒng)中發(fā)電機間功率分配技術(shù)的延伸,同時在處理不同干擾和功能邊界時進行了改進。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)在試運行。目前,已經(jīng)對相互影響指數(shù)進行了評估,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)風險問題

有學者針對日本北海道—本州島的直流輸電線路,介紹了滿足電力系統(tǒng)運行需要的控制方法及運行特性,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(標幺值)以下時仍能正常運行。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力。該學者認為這些技術(shù)同樣可以應用于任何一個直流輸電工程。巴西學者介紹了馬德拉群島直流輸電系統(tǒng)的設(shè)計及其實現(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)運行、動態(tài)性能和經(jīng)濟評估的基礎(chǔ)之上,設(shè)計人員對多種不同的輸電方案進行了可行性研究,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價低在投標過程中勝出。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、技術(shù)和在其他事項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)展及其應用仍然是今年CIGRE的熱門主題,重點討論的對象包括±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工程運行經(jīng)驗及相關(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)風險分析等方面,專家們也進行了熱烈的討論。