世界电压等级高、容量大江苏苏州南部电网500千伏UPFC示范工程投运-变压器产业网

　　“我国是世界上掌握500kV UPFC成套设备技术的国家。苏南500kV UPFC工程的投运，是贯彻党的十九大精神，建设创新型国家的又一重大成果，标志着国家电网公司占领了国际柔性交流输电技术制高点。”国网江苏省电力有限公司总工程师陈刚介绍。苏州是我国用电负荷大的地市，2017年夏季高调度用电负荷达2580万kW。其中，苏州南部地区用电负荷接近苏州的70，其主要电源是锦屏-苏南特高压直流送来的四川水电，及三条500kV交流输电线路受进的三峡水电、安徽淮南煤电以及省内电源送电。据介绍，四川水电季节性强，冬季枯水期送电大幅减少，造成苏州南部电网三条500kV电力通道无法保持均衡利用，容易发生“一半过载堵塞、一半空置浪费”的现象。为进一步保障对苏州南部的稳定供电，国网江苏省电力有限公司投资9.55亿元建设苏州南部电网500kV UPFC示范工程。该工程位于苏州市吴中区，于2016年8月23日获江苏省发改委核准，同年11月3日开工。该工程的投运，相当于给苏州南部电网加装了一个“智能导航系统”，实现了电能的“无人驾驶”。冬季枯水期，四川来的水电锐减，电力的主线路500kV梅木线将处于过负荷状态，地区将面临停电风险;安装UPFC后，它可以像电网的智能导航系统一样，将电网电能由自由分布状态转变为受控状态，智能匹配三条交流通道输电功率，实现了电能的优分布，提升苏南地区供电能力130万kW。相比新建输电线路等传统解决“拥堵”的方式，节约投资达6亿元。当苏南地区出现大范围电网故障时，UPFC可以提高3条交流线路输送功率总和，大限度缩小事故造成的停电范围。此外，UPFC还可有效维持苏南地区电压水平，提高电网安全稳定运行水平。据陈刚介绍，工程攻克了大量技术难点，研制了世界上电压等级高、容量大的独立式串联变压器，世界上电压等级高的自冷式交流式晶闸管阀组。工程的投运，是我国打造广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控新一代电力系统的有力实践，将有效支撑苏州建设国际能源变革发展典范城市，促进地区经济快速发展，推动民族装备制造业技术进步和产业升级，进一步提升我国在电工技术领域的综合实力和国际竞争力，实现“中国创造”和“中国”。早在2015年，我国自主知识产权UPFC工程——江苏南京220kV西环网UPFC工程就在江苏建成投运并成功运行。它使南京西环网供电能力提升了30、约60万kW，替代了一条投资10亿元以上的220kV线路。“UPFC在负荷密度大、供电可靠性要求高、线路廊道资源紧张的地区具有广泛的应用前景。国网江苏电力在南京和苏州的实践得到了社会各界的充分肯定，下一步将在国内外多个类似地区进一步推广。”国网江苏电科院总工程师李群表示。背景介绍一、UPFC的全称及含义UPFC的全称是Unified Power Flow Controller，统一潮流控制器。统一潮流控制器是功能全面、技术复杂的柔性交流输电装置。所谓“统一”，是指UPFC能同时或选择性地控制所有影响输电线路潮流的参数，即能对电压、阻抗和相位角进行控制，可以同时并快速地独立控制输电线路中有功功率和无功功率。这就使得UPFC具有提高电能质量、提升系统稳定和传输容量，以及优化无功功率配置等功能。二、UPFC的作用及特点随着电网规模的扩大，区域内发电和负荷分布不均衡、输变电设备潮流分布不均匀问题日益突出，设备重载和轻载问题并存，而受制于重载设备的承受能力、电网供电能力难以得到充分利用。UPFC的作用就是在现有的网架基础上改善系统的潮流分布，保证电网的安全运行。打个比方，把输电线路比作公路，潮流比作车流，如果某些路段极其拥堵，而另外一些路段相对通畅，常规设置的红绿灯路口就会造成路口混乱，导致不能有效疏导。此时，在拥堵路口设置交警，根据堵车复杂情况有选择性地疏导车辆依次通行可以更快速、更稳定地解决拥堵问题。同样地，正如交警在路口的作用一样，UPFC在电力系统中也具有控制范围大、控制方式灵活和功能多样化等优点，是柔性交流输电系统中具发展潜力的控制器。三、UPFC的使用情况目前世界上投入运行的UPFC站共有五座，前三个都是国外的工程，其中两个美国的，一个韩国的，第四座是2015年底投运的南京西环网220kV UPFC工程，第五座是今年投运的上海蕴藻浜220kV UPFC工程。南京的UPFC工程投运以来，有效解决了南京西环网地区潮流分布不均问题，通过对该地区潮流转移，达到系统潮流的控制，提高南京西环网的输电能力和安全稳定水平。四、江苏电网概况华东地区是我国经济社会发展速度快的地区，也是我国的主要电能消费区。同时，江苏电网是全国大的省级受端电网，也是华东电网的重要组成部分之一，东联上海、南邻浙江、西接安徽，现有10条500kV省际联络线分别与上海、浙江、安徽相联，3条500kV线路与山西阳城电厂相联，通过1回±500kV龙政直流、1回±800kV锦苏直流与华中电网相联，1回±800kV雁淮直流与华北电网相联，1回±800kV锡泰直流与东北电网相联，2条1000kV特高压交流线路与安徽电网相联，2条特高压交流线路与上海电网相联。五、苏州南部电网概况苏州南部电网包括苏州市区及吴江地区电网。2017年，该地区大负荷1771万kW。预计“十三五”期间，苏州南部地区负荷仍将平稳增长，2018、2019年该地区大负荷将达到1920万kW、2110万kW。苏州南部电网的主要电源为锦苏直流，并通过梅里-木渎、斗山-常熟及东吴-昆南3个500kV输电通道受电。六、建设苏州南部电网500千伏UPFC示范工程的意义一是提高苏州电网清洁能源消纳能力。二是保障苏州南部电网安全稳定运行。三是提升工程投资效率。传统解决输电通道“拥堵”的办法是，新建输电通道和变电站、增容改造现有线路。但由于线路途经无锡、苏州市区，不仅实施难度高、投资大，而且电网运行面临安全风险。与新增输电通道的方案相比，UPFC工程可节省投资约6亿元，同时不增加短路电流。四是推动技术创新和产业升级。国家电网公司柔性交流输电技术已经走在世界前列。建设苏州南部电网500kV UPFC工程，将智能调控技术运用于现有500kV电网，提升输电能力、安全稳定运行水平，提高对特高压交直流电网的承接能力和支撑作用。同时，工程将显著提高电网的整体科技含量，推动我国电网从传统电网向安全、高效、经济、清洁、互动现代电网的升级和跨越，为柔性交流输电技术在我国的大规模推广起到很好的示范作用。国家电网公司是国内掌握UPFC关键技术的企业。UPFC作为柔性交流输电技术的集大成者，代表着未来电力电子技术的发展方向。一直以来，世界各国广泛关注，进行了重点研究。UPFC针对常规电网建设、改造和运行中难以解决的潮流控制、供电能力提升等难题，通过大功率电力电子技术的应用，使电网潮流由自然分布转变为智能化灵活控制，在保持现有网架结构不变、不新建输电通道的前提下，有效解决这些问题。UPFC适用于经济发达地区城市电网供电能力的提升，以及现有电网的挖潜增效，是构建智能电网的重要技术手段，具有广泛的应用价值。