剛剛過(guò)去的G20峰會(huì)見(jiàn)證了杭州乃至整個(gè)浙江的繁榮輝煌。
毫無(wú)疑問(wèn)，浙江的經(jīng)濟(jì)發(fā)展令人矚目，而特高壓正是支撐浙江騰飛的重要保障。
由于一次能源資源的匱乏、地理?xiàng)l件的限制以及本省燃煤裝機(jī)減排壓力的加大，浙江省內(nèi)發(fā)電裝機(jī)容量難以支撐日益增長(zhǎng)的負(fù)荷需求，建設(shè)特高壓是浙江綠色發(fā)展的必然選擇。也正因如此，浙江成為目前我國(guó)特高壓落點(diǎn)最為密集的省份之一，浙江電網(wǎng)也是最早進(jìn)入特高壓交直流混聯(lián)運(yùn)行的省級(jí)電網(wǎng)之一。從浙江電網(wǎng)的運(yùn)行可以窺見(jiàn)到特高壓交直流混聯(lián)格局所呈現(xiàn)出的特點(diǎn)、需要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)，以及未來(lái)發(fā)展的方向。
浙江樣本
特高壓入境給浙江帶來(lái)了巨大的發(fā)展動(dòng)力。同時(shí)，保障特高壓安全穩(wěn)定運(yùn)行也需要配備相應(yīng)的技術(shù)手段。
過(guò)去，浙江500千伏主網(wǎng)架主要承載本省及華東區(qū)域的電力，隨著賓金、浙福、靈紹等特高壓交直流工程相繼投運(yùn)，浙江電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化：跨區(qū)輸電規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大、省外來(lái)電大幅提升、電網(wǎng)交直流混聯(lián)運(yùn)行安全穩(wěn)定特性發(fā)生重大改變，交直流耦合關(guān)系更趨緊密，電源與電網(wǎng)間交互影響更復(fù)雜。
目前浙江電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)清晰呈現(xiàn)出特高壓網(wǎng)架建設(shè)過(guò)渡時(shí)期所面臨的新情況。“一個(gè)足夠堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)分層分區(qū)合理，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰，大容量直流工程輸電到受端電網(wǎng)，要送得出、落得下、用得上。”中國(guó)電科院(300215,股吧)原總工程師印永華這樣描述科學(xué)的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)。目前在特高壓建設(shè)發(fā)展的過(guò)渡階段，直流強(qiáng)而交流弱，在這樣的形勢(shì)下，需要針對(duì)特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行特性進(jìn)行深入研究，不斷提升駕馭大電網(wǎng)運(yùn)行的能力。
為了保障特高壓電網(wǎng)安全，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司深入研究大電網(wǎng)運(yùn)行新特性，加強(qiáng)大電網(wǎng)運(yùn)行管控，并通過(guò)“三強(qiáng)化，三提升”，推動(dòng)大電網(wǎng)運(yùn)行水平上新臺(tái)階。
“三強(qiáng)化”即強(qiáng)化分級(jí)分區(qū)電力平衡，有效應(yīng)對(duì)發(fā)用電平衡復(fù)雜局面;強(qiáng)化運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管控，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)控閉環(huán)管理;強(qiáng)化應(yīng)急預(yù)案編制落實(shí)，確保應(yīng)急全面精準(zhǔn)、響應(yīng)及時(shí)。“三提升”即提升快速反應(yīng)技術(shù)手段，發(fā)電側(cè)創(chuàng)新部署機(jī)組AGC快速群控功能，用電側(cè)創(chuàng)新部署負(fù)荷“群控、順控”功能;提升電網(wǎng)應(yīng)急處置能力，建立賓金直流應(yīng)急響應(yīng)工作機(jī)制，常態(tài)化開(kāi)展調(diào)度應(yīng)急演練，切實(shí)提升應(yīng)急協(xié)同處置能力;提升網(wǎng)廠協(xié)同機(jī)制，落實(shí)電源開(kāi)機(jī)方式優(yōu)化、研究燃?xì)鈾C(jī)組快速啟停，確保日常安全生產(chǎn)管理和應(yīng)急響應(yīng)網(wǎng)源協(xié)同。
這些手段的實(shí)施有效保障了浙江電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在今年迎峰度夏中，浙江電網(wǎng)應(yīng)用負(fù)荷批量控制功能為全省電網(wǎng)的安全運(yùn)行增添了一層保護(hù)屏障，提升了技術(shù)人員對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的預(yù)防控制能力，這正是“三提升”的重要組成部分。“事故拉限電序列表植入負(fù)荷批量控制系統(tǒng)后，只要輸入需要拉掉的量，系統(tǒng)就可自動(dòng)操作，大大提升了事故處理的響應(yīng)速度。”國(guó)網(wǎng)浙江電力調(diào)度中心副主任郭鋒說(shuō)。
此外，針對(duì)特高壓、大電網(wǎng)、大機(jī)組運(yùn)行新特性，國(guó)網(wǎng)浙江電力全面推進(jìn)網(wǎng)源協(xié)調(diào)運(yùn)行管理，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行可控、在控和能控。同時(shí)規(guī)范管理，加強(qiáng)構(gòu)建“源、網(wǎng)、荷”協(xié)調(diào)管控體系。靈紹特高壓直流工程投運(yùn)后，浙江電網(wǎng)力求實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)駕馭水平更自如，清潔
能源接納更靈活。
透視全局
窺一斑可視全豹。浙江電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)也是整個(gè)特高壓骨干網(wǎng)架建設(shè)過(guò)渡時(shí)期，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、調(diào)度運(yùn)行、資源調(diào)配等方面需要攻克的課題。印永華認(rèn)為，在這一時(shí)期，電網(wǎng)發(fā)展需要重點(diǎn)開(kāi)展系統(tǒng)仿真試驗(yàn)和計(jì)算分析、建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架、打造安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)三方面的工作。
我國(guó)在上世紀(jì)80年代，隨著500千伏交流電網(wǎng)和葛滬直流輸電工程的建設(shè)，建立了交直流電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室;90年代在三峽輸電系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)擴(kuò)建和完善，建立了三峽電力系統(tǒng)仿真中心，開(kāi)展了大量的系統(tǒng)仿真試驗(yàn)和計(jì)算分析工作，為三峽輸電工程的建設(shè)提供了堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。
進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，特高壓交流和直流輸電工程的建設(shè)和交直流混聯(lián)電網(wǎng)的運(yùn)行對(duì)仿真技術(shù)提出了更高要求。“為了準(zhǔn)確模擬特高壓交直流混聯(lián)大電網(wǎng)的運(yùn)行特性，一方面需要完善數(shù)字仿真技術(shù)，提高對(duì)直流輸電系統(tǒng)的模擬精度;另一方面需要加強(qiáng)數(shù)字和物理混合仿真能力，提高數(shù)模混合仿真平臺(tái)的仿真規(guī)模和仿真精度。”印永華說(shuō)。目前，國(guó)家電網(wǎng)公司已啟動(dòng)重點(diǎn)科技項(xiàng)目，該項(xiàng)目緊密結(jié)合交直流混聯(lián)大電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行的需求，進(jìn)一步提升國(guó)家電網(wǎng)仿真中心的水平。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，在數(shù)字仿真方面，將率先完善機(jī)電—電磁暫態(tài)混合仿真工具，使其成為當(dāng)前交直流混聯(lián)大電網(wǎng)的主要仿真工具之一;在數(shù)模混合仿真方面，將進(jìn)一步擴(kuò)大交直流混聯(lián)電網(wǎng)的仿真規(guī)模，加強(qiáng)對(duì)直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的物理仿真能力，以能夠?qū)恢绷髦g和多直流之間的相互影響以及實(shí)際控保系統(tǒng)的控制特性進(jìn)行準(zhǔn)確仿真，從而為交直流混聯(lián)大電網(wǎng)安全運(yùn)行控制策略的制定提供技術(shù)依據(jù)。
仿真技術(shù)的重要性不僅體現(xiàn)在調(diào)度運(yùn)行中，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)同樣需要通過(guò)仿真計(jì)算確定電網(wǎng)建設(shè)方案。“在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需要通過(guò)仿真計(jì)算合理布局送端系統(tǒng)、輸電通道和受端系統(tǒng);在電網(wǎng)建設(shè)中，還要根據(jù)實(shí)際情況的變化進(jìn)行跟蹤計(jì)算和試驗(yàn)分析，例如加強(qiáng)規(guī)劃方案過(guò)渡期的滾動(dòng)計(jì)算和試驗(yàn)工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，制訂相應(yīng)對(duì)策和措施。”印永華說(shuō)。
堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架建設(shè)是特高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。如同一座樓宇，其堅(jiān)固程度依賴(lài)于鋼筋構(gòu)架是否結(jié)實(shí)。特高壓直流送電功率大，如果交流電網(wǎng)承載故障能力不足，將對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大壓力，大容量的特高壓直流需要堅(jiān)強(qiáng)特高壓交流電網(wǎng)來(lái)承載。“特高壓直流發(fā)生故障后將導(dǎo)致大規(guī)模潮流轉(zhuǎn)移，如果網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)強(qiáng)，可能導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，引起功率、電壓和頻率的大幅度波動(dòng)，危及大電網(wǎng)安全運(yùn)行。因此，堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是交直流混聯(lián)大電網(wǎng)安全運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。”印永華說(shuō)。對(duì)于浙江乃至整個(gè)華東電網(wǎng)而言，加強(qiáng)電網(wǎng)支撐能力的關(guān)鍵在于加快特高壓交流電網(wǎng)的建設(shè)，使交流電網(wǎng)在規(guī)模和強(qiáng)度上與直流輸電容量相匹配，使之足以承載直流故障擾動(dòng)帶來(lái)的巨大功率沖擊。
但電網(wǎng)建設(shè)非一日之功，在目前特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)的過(guò)渡時(shí)期，安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要技術(shù)手段。為此，國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)啟大電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)建設(shè)工程，針對(duì)各個(gè)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)與需求，提出適應(yīng)新形勢(shì)的大電網(wǎng)控制措施，提升第一道防線的適應(yīng)能力，拓展第二道防線的廣度及深度，提升第三道防線的協(xié)調(diào)性。國(guó)調(diào)中心組織華東分部率先研究實(shí)施了華東系統(tǒng)保護(hù)功能試點(diǎn)項(xiàng)目——頻率緊急控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)施了多直流緊急功率提升、安控主動(dòng)切泵、可中斷負(fù)荷精準(zhǔn)控制等技術(shù)，構(gòu)建了多資源協(xié)同、多功能配合的控制系統(tǒng)新體系。
“開(kāi)展電網(wǎng)計(jì)算和試驗(yàn)、建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架、打造安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)三者是緊密結(jié)合的。首先在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段要通過(guò)仿真計(jì)算把方案做好，在實(shí)際運(yùn)行中要通過(guò)對(duì)多種運(yùn)行方式的仿真分析，包括離線仿真和在線仿真，提前制訂和落實(shí)故障應(yīng)對(duì)措施;與此同時(shí)加強(qiáng)網(wǎng)架建設(shè)，盡快實(shí)現(xiàn)強(qiáng)交強(qiáng)直的特高壓骨干網(wǎng)架;在堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架形成的過(guò)渡時(shí)期，要高度重視安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的建設(shè)。這三者做好了，電網(wǎng)安全運(yùn)行便能夠得到保證。”印永華說(shuō)。
放眼未來(lái)
站在特高壓“強(qiáng)直弱交”的過(guò)渡時(shí)期來(lái)展望并思考，未來(lái)電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展具有怎樣的趨勢(shì)，運(yùn)行控制體系將有怎樣的提升?
“電力系統(tǒng)是技術(shù)密集型行業(yè)，新技術(shù)的應(yīng)用是推動(dòng)電網(wǎng)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。隨著仿真分析技術(shù)、現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和電力裝備制造等新技術(shù)的發(fā)展，將不斷推動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)體系的進(jìn)步和升級(jí)。其中，電網(wǎng)智能化控制體系在智能電網(wǎng)中起到神經(jīng)中樞的作用，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信、電力系統(tǒng)分析和控制理論及技術(shù)，通過(guò)對(duì)信息的獲取、傳輸、分析、反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的廣域監(jiān)視、分析和控制，建成在線安全評(píng)估、預(yù)警和防控體系，以保證交直流混聯(lián)大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。”印永華說(shuō)。
要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要在電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)理、自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)、仿真工具以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展與突破，建立起積極適應(yīng)新形勢(shì)的電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新體系，把握技術(shù)進(jìn)步方向，為建設(shè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔低碳、靈活智能的現(xiàn)代化電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。
