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构建交直流混联电网促进清洁能源开发消纳——2023年11月21日刘泽洪在2023中欧海上新能源发展合作论坛上的主旨演讲
“双碳”目标是中国对世界作出的庄严承诺,是实现能源安全的重要途径,也是推动全社会绿色转型的难得机遇。实现“双碳”目标,能源是主战场、电力是主力军,加快推进清洁能源大规模开发消纳是关键。
江苏是我国能源消费大省,预计到2050年,全社会用电量和最大负荷分别达到1.5万亿千瓦时、2.5亿千瓦,大约是现在的两倍。如何满足这么大的电力需求?我们预计本地常规电源、海上风电和分布式电源、西部北部外来的清洁能源将各占“1/3”。为高效消纳这些清洁能源,我们需要构建交直流混联电网。这里与大家分享三方面内容。
一、海上风电。
海上风电具有可利用小时数高、距负荷中心近等优势,是优质的清洁能源。
当前,近海风电资源开发渐趋饱和,海上风电开发正向深远海迈进。深远海风电资源丰富,风速更高,技术可开发量大,但也面临施工难度大、造价高、输电距离远等挑战。
目前,近海风电资源主要是以交流输电送出为主。对超过100公里的深远海风电,并网消纳的最优技术方案是柔性直流技术,目前世界上发展很快。
江苏如东海上风电柔直送出工程,是中国首个同类工程,创造了8项世界第一。
目前,全球已建成的海上风电柔直送出工程规模普遍在1吉瓦级,规划和在建的工程已有2吉瓦级,例如中国的阳江风电送出工程。面对中国海上风电开发外送规模大的客观实际,我们还需要发展更大容量的柔直输电技术。同时,受站址和输电走廊限制,新建的海上风电柔直工程落点将很难深入电力负荷中心。
二、西部北部清洁能源
中国西部北部地区风光资源丰富。研究表明,通过推进西北沙戈荒地区风光基地开发和西南水风光协同开发,到2050年,西部北部风光发电基地规模可达45亿千瓦,外送电力流可达6.5亿千瓦。
从2010年的向上工程开始,中国的LCC直流即常规直流发展迅速,技术已经非常成熟、先进。目前输电容量达1200万千瓦,电压达±1100千伏,已广泛用于大容量、远距离输电场景。
近年来,我们也在发展柔性直流技术,它具有高度可控性和灵活性,能够实现新能源友好接入。
LCC直流技术成熟、经济性好,VSC直流对弱系统适应性强。工程实践中,可将两种技术组合使用,形成“送端LCC+受端LCC”“送端LCC+受端VSC”“送端LCC+受端混合型”等三种方案。
第一种方案的代表工程为±1100千伏昌吉-古泉特高压直流输电工程。这是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的输电工程。
第二种方案的代表工程为昆柳龙±800kV特高压直流输电工程,送端为LCC直流,两个受端均为VSC直流。
第三种方案的代表工程为白鹤滩-江苏±800kV特高压直流输电工程,送端为LCC直流,受端高端采用LCC换流器、低端采用三个VSC换流器并联,是世界首个特高压混合级联直流输电工程。
三、交直流混联电网促进清洁能源消纳
为适应包括海上风电在内的大规模新能源消纳,需要建设坚强电网。传统交流电网发展面临输电通道受限、短路电流超标、新能源消纳困难等难题。
交直流混联技术可有效改善区域电网潮流分布,提升清洁能源消纳能力。
一方面,要构建坚强的特高压交流骨干网架,为交直流混联电网安全稳定运行提供基础保障。另一方面,区域内因地制宜建设直流输电工程。通过“交改直”、“嵌入式”直流、直流组网等方式,实现电网更灵活、更高效、更安全运行。
江苏扬州-镇江直流输电工程是“交改直”的典型案例,将原有的双回220千伏线路,改为三回双极直流过江。工程最大化利用现有过江通道资源,大幅提升过江断面的输电能力。
“嵌入式”直流利用预留的交流输电通道改建直流输电线路,在有限输电走廊空间内大幅提高电网输电能力和可控能力。
直流组网的典型案例是±500kV张北工程,将张家口地区的风光接入北京电网,送至冬奥场馆。这是世界上首个高压直流电网工程。
总而言之,构建坚强交直流混联电网是保障东部海上风电、西部北部清洁能源大规模开发消纳的关键。将有力地推动电网全面升级与高质量发展!
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