需求篇

大連電網　為什么要一條跨海輸電“動脈”？

這是大連南部電網從“C”形到“O”形、大幅度提升抵御自然災害能力的需要

大連市政治、經濟、文化中心集中于南部地區，該區域對電網供電能力和供電可靠性要求很高。大連南部電網與主網聯接的唯一通道處于市區與東北大陸連接處大連灣和金州新區之間地域，十分狹窄：長約10千米，最窄處不足3千米。這就是大連灣基礎設備廊道，也是大連電網與遼寧主網相聯的唯一通道。但正是在這個狹長地帶，集中穿過了承擔整個大連市區和旅順地區供電任務的3回500千伏線路和6回220千伏線路。大連市區南部電網重要輸電通道受地理條件限制，采取了同塔四回路架設方式，因此，整個大連南部電網被迫形成了一個“C”形電網。

大連電網基礎設備走廊地區屬于溫帶海洋季風性氣候。冬春季節受西伯利亞冷空氣影響頻繁，在冷暖氣流交匯下容易產生惡劣天氣，再加上電網結構的問題，使得電網抵御自然災害的能力明顯不足。

2007年，發生在大連的“3·4”風暴潮災害，重創大連電網。當日22時左右，大連電網與遼寧主網解列，孤網運行。風暴潮造成大連地區最多時共有14座220千伏變電站停電，損失負荷約100萬千瓦，給當地生產和人民群眾生活帶來嚴重威脅。風暴潮中，大連電網經歷了3小時15分鐘的單運行考驗，地區停電面積近90％，負荷損失近80％，幾乎造成全部停電的惡劣事故。2009年，盡管遼寧中南部環網投運徹底結束了大連北部電網單一時段通道的歷史，提高了抵御自然災害的能力，但大連電網仍然存在城市核心地區大面積停電的事故隱患。

為從根本上消除大連電網存在的隱患，遼寧省電力有限公司和大連供電公司積極探索建立向大連市區供電的跨海輸電通道。鑒于大連市一面靠山、三面環海的特殊地理條件，大連供電公司綜合國內外先進技術，超前開展了大連海上柔性直流輸電工程可行性研究，并連續近3年開展充分論證，積極爭取項目立項。在國家電網公司及地方政府的支持下，2011年年底，大連海上柔性直流輸電工程獲得遼寧省發改委批準立項。該工程總投資51億元（占遼寧電網年投資的三分之一），計劃2013年年底建成投運。

這一工程輸送容量為100萬千瓦，直流電壓等級選擇為±320千伏，工程路徑含陸地和海上兩部分，其中，海上路徑起自大連開發區董家溝村送端換流站，通過直流電纜從小窯灣入海，穿越大連港（601880，股吧）海區至港東受端換流站，全長54千米。

大連海上柔性直流輸電工程的建成投運將實現大連南部電網由現在的“C”形電網閉合成完美的“O”形電網，并形成海路輸電線路雙通道、交直流混合的供電格局，使大連地區供電和抵御自然災害能力大幅度提升。

方案篇

大連南部電網從“C”到“O”　為什么非柔性直流不可？

交流方案和普通直流方案都存在占地較大、輸送能力不足、安全性較差等不利之處

從滿足經濟社會發展對的電力需求、避免自然災害影響大連南部電網供電角度來看，開辟跨海輸電通道顯得極為必要。但，大連跨海輸電，一定需要一條柔性直流輸電線路嗎？

國網智能電網研究院專家賀之淵告訴記者，根據工程前期研究，大連跨海輸電通道有采用交流方案、直流方案兩種思路。

先看交流輸電技術方案。賀之淵稱，如果采用交流方案、實施大連市區南部電網增容改造，則存在重新形成電磁環網、輸送能力嚴重不足、征地施工難度大等問題。

具體來看，若采用交流方案，將導致大連500千伏金家變與雁水變220千伏間重新形成有重大事故隱患的高低壓電磁環網，這顯然是與大連電網解環運行、提高供電可靠性的要求背道而馳。在這種情況下，若大連雁水同塔4回線路同時故障，就可能導致100萬千瓦以上電力瞬間轉移到新建交流輸電線路，從而引起新建交流線路過負荷。而且，如采用交流架空線方案，因大連市南輸電走廊緊張，部分老舊變電站改造擴建將十分困難。另外，如果采用交流電纜作為傳輸線路，需要新征土地用于加裝并聯補償裝置，而交流電纜必須分開敷設在不同電纜溝中，整體施工難度較大。

那么，采用直流輸電技術方案呢？賀之淵介紹，若采用直流方案，存在常規直流與柔性直流兩種方案。其中，常規直流的換流站占地較大，對于寸土寸金的大連市區來說經濟性欠佳。另外，常規直流所聯接的交流電網必須是強電網，而大連市區南部沒有足夠的電源容量。另外，常規直流輸電自身不能維持電壓和頻率的穩定，無法提升電網的供電可靠性和供電質量。

在分析了交流方案和普通直流方案的不利之處后，專家將眼光放在了柔性直流方案上。他們認為，考慮大連市區南部地區特殊的地理環境及對電網供電能力和可靠性的要求，采用柔性直流輸電技術是一個較好的方案。

柔性直流輸電線路技術是20世紀90年代開始發展的一種基于全控電力電子器件的新一代直流技術，是普通直流輸電技術的更新換代，具有環保性好、占地面積小等突出優點，為可再生能源發電并網、大型城市中心和孤島供電等領域提供了一個嶄新的解決方案。

柔性直流輸電不增加短路電流，也不存在電磁環網問題，而且能穩定提供有功功率。賀之淵說，采用柔性直流，即使大連北部地區同塔四回線路同時發生故障的極端情況，也不會出現交流方案中所存在的功率瞬間轉移，從而可最大限度地保障大連市南地區的供電可靠性。柔性直流輸電還能改善大連南部電網電能質量和可靠性，具備黑啟動能力。

另外，從施工角度看，柔性直流工程施工較為方便。專家介紹，采用柔性直流無需新征地來加裝補償裝置，所需兩根電纜可直接捆綁在一起，敷設在同一條電纜溝中，這樣，輸電走廊審批較為容易。

對比交流、普通直流、柔性直流方案后，專家發現，大連電網第二條輸電通道采用跨海柔性直流技術，將實現大連市區現有的“C”形供電結構到“O”形環形結構的完美閉合，徹底解決大連市區南部第二路電源問題。

應用篇

世界最大柔性直流工程 技術上可行嗎？

公司攻克五方面難題，已經全面掌握系統分析與成套設計、核心設備研制及試驗等核心技術

大連跨海柔性直流輸電工程，是世界已知容量最大的柔直工程。100萬千瓦／±320千伏大連跨海柔性直流工程將額定電壓、電流推向了頂峰，已達到可關斷器件的承受極限。那么，柔性直流工程從技術角度可行嗎？

近日，帶著這個問題，記者走進國網智研院中電普瑞公司一探究竟。

普瑞公司的林暢告訴記者，為了最大限度地提高工程的可行性，他們依托國家電網公司相關重點科技項目，在系統分析與設計、換流閥研制、閥基控制設備研制、閥型式試驗方法與技術、閥控設備全功能全規模測試方法與技術等五方面開展了技術攻關，已經實現了全面突破。

柔直工程身軀系統分析與成套設計方面，該公司在亞洲第一條柔性直流工程上海南匯柔直示范工程的基礎上，優化設計方法，確定了換流站的合理運行區間；完成綜合系統功率最優傳輸、保護要求、避免系統諧振等多目標優化設計，主回路、主要設備參數優化設計和相關設備選型；創造性完成了±320千伏柔直系統過電壓與絕緣配合設計；完成了適用城市供電的控制保護系統設計；建立了大連柔性直流工程詳細電磁暫態模型，完成了柔直接入系統暫穩態性能分析與計算。

柔直工程心臟換流閥研制方面，該公司成功解決了高電壓、大電流、強電磁場環境下換流閥散熱、電壓尖峰抑制、電磁兼容問題；創造性完成了高速旁路開關和超低電壓下晶閘管強制觸發設計；實現了低電感、低局放、防水、防爆、防離子擴散、強抗電磁干擾設計；成功研制了世界首個100萬千瓦／±320千伏柔性直流換流閥。

柔直工程神經閥控設備研制方面，該公司提出了低開關頻率電容平衡優化控制方法和多層面能量平衡橋臂電流控制策略；采用高、低電位分級分層系統架構，研制的100萬千瓦／±320千伏柔性直流換流閥閥控設備可靠性高，能夠滿足換流閥復雜多目標控制的要求。

柔直工程心臟測試儀閥型式試驗方法與技術方面，該公司提出了模塊化多電平換流閥全工況等效試驗方法，完成了世界首套全功率交換式可關斷器件閥成套試驗裝置研制，滿足±500千伏等級柔直換流閥運行試驗要求。

換流站神經測試儀閥控設備測試方法與技術方面，該公司實現了世界上規模最大的一體化柔直換流閥閥控設備全規模動模平臺研制，能夠實現閥控設備全功能全規模測試。

可以說，普瑞公司已從系統分析與設計、核心設備研制、試驗技術等方面全面掌握高壓大容量柔性直流工程核心技術，我國100萬千瓦／±320千伏柔性直流輸電技術已具備工程應用的條件。

記者了解到，下一步，普瑞公司將進一步在±320千伏柔性直流電纜制造、海纜敷設、工程建設與現場調試、工程運行與維護等方面開展工作。

“工程開工后，雖然應用方面還有一些工作要做，但已經沒有不可克服的難題。”普瑞公司負責人說。

鏈接

中國柔性直流大事記

2006年，國家電網公司啟動柔直研究。

2006～2008年，公司柔直研究科研團隊在國內首次建立了柔直研究的基礎理論體系。

2011年7月25日，亞洲首項柔性直流輸電示范工程上海南匯風電場柔性直流輸電工程投入正式運行。中電普瑞工程公司成為繼ABB、西門子之后，世界第三家具備柔直成套設備研發和工程實施能力的企業。

2012年12月14日，舟山多端柔性直流輸電示范工程獲得浙江省發展和改革委員會項目核準批復。舟山多端柔性直流輸電示范工程是世界上第一個五端柔性直流輸電工程。該工程將新建換流站5座，實現舟山多個海島電網之間的直流互聯。

2013年3月5日，國網智能電網研究院、遼寧省電力有限公司共同研制的100萬千瓦／±320千伏柔性直流換流閥及閥控設備技術通過國家能源局組織的成果鑒定，為大連跨海柔性直流工程打下了堅實的技術基礎。