大湾区直流背靠背广州工程投运

大湾区直流背靠背广州工程投运

世界首个异同步背靠背工程阶段性建成 柔直技术再突破

3月29日，大湾区直流背靠背广州工程（以下简称“广州工程”）正式投运，它与正在建设的大湾区直流背靠背东莞工程（以下简称“东莞工程”）同为广东目标网架建设的重要组成部分。此系列工程建成后，将从根本上化解广东电网短路电流超标、多直流落点风险、大面积停电三大问题，显著提升广东电网电力供应和配置能力。预计2022年将支撑西电东送电量不低于1883亿千瓦时，广东省东西部电力交换能力由410万千瓦提升至1000万千瓦。

“这是世界上第一个把柔性直流用到解决系统安全稳定运行方面的项目。广州、东莞工程建成以后，可以系统性地解决短路电流超标的问题，给电网的安全稳定提供支持。”中国工程院院士、中国南方电网有限责任公司专家委员会名誉主任委员李立浧表示。这也标志着，南方电网公司在柔直技术领域继实现并掌握其在主电网应用、特高压多端柔性直流技术后，再次在控制系统方面实现长足进步。“广东电网将成为一个异同步电网，这是世界上第一次用这个名字，对世界电网的发展都很有意义。”李立浧说。

“广州工程首次实现了绝缘栅双极型晶体管（IGBT）国产化比例达50%。我们还通过建设三维数字化应用及智能巡检系统，让工程变得更智能。”南方电网广东电网公司基建部副总经理谢榕昌表示。

化解三大电网难题

广东省电力供应能力提升两倍以上

广州工程与东莞工程统称为大湾区直流背靠背工程，是广东目标网架建设的重要组成部分。这一系列工程建设正是南方电网保障粤港澳大湾区能源安全的重要行动。

随着广东产业结构优化调整和居民生活水平不断提高，广东未来较长一段时期电力需求将保持中速发展。据预测，2025年广东全社会用电量将达9000亿千瓦时，最大负荷达1.65亿千瓦。到2035年，广东全社会用电量将达10100亿千瓦时，最大负荷将达1.93亿千瓦。

面对如此巨大的用电需求，广东省在增加电源装机规模方面加紧提速。预计2025年省内电源装机规模约1.95亿千瓦，其中风电和光伏2800万千瓦。2035年广东省内电源装机规模将达到2.46亿千瓦，清洁能源装机占比达到74%。庞大的清洁能源发展目标，尤其是大规模间歇性的海上风电发展，必然需要更坚强的电网来保障送电。

与此同时，电网自身也有改造需求。近几年的数据显示，珠三角地区负荷占广东省70%以上。广东电网通过“八交十一直”输电通道受入西电，占供电负荷的三分之一。高负荷密度、多直流馈入等特征，使得珠三角电网自然形成了高强度联结的网架结构。这是系统具备一定充裕度、满足稳定约束、安全

但是过于紧密、复杂的网架结构也是导致短路电流超标、交直流交互影响大、事故大范围扩散、运行特性复杂、“第三道防线”设置困难等问题的核心原因。国内外多次大面积停电事故的经验教训更让人们对这样规模庞大、联系紧密、结构复杂的电网安全性表示出担忧。

为了避免这种情况，南方电网公司加快广东目标网架整体建设，通过对电网合理分层分区，全面构建容量充足、结构清晰、运行高效、事故可控的主网架结构。

根据“基于500千伏湾区外环的柔性直流互联方案”，南方电网公司将广东电网大致分为东西片区。在粤港澳大湾区外围构建500千伏外环线路，中心处通过柔直背靠背工程实现东西柔性互联；内部大致以珠江口为界，东西两侧利用500千伏柔性直流线路背靠背互联。

其中，广州工程联接珠西北区、珠东北区域电网；东莞工程联接珠西南与珠东南区域电网。

以粤港澳大湾区外环为支撑，广东电网将形成东西区电网。其中东区电网为珠东北、珠东南两个供电分区和粤东电源送出分区，西区电网为珠西北、珠西南两个供电分区和粤西电源送出分区。各分区通过2~3个通道与外环相连。

网架实现了合理的分层分区，区域间进行负荷交换，化解电网短路电流超标、多直流落点风险、大面积停电三大问题，显著提升广东电网电力供应和配置能力。“分层分区可以避免‘把鸡蛋放进同一个篮子’，当某一区域电网故障时，不会波及另外区域，避免大规模事故发生。”广东电网公司基建部项目管理科高级经理凌怡珍说。

广州工程投产后，按照计划5月30日连接珠西南、珠东南的大湾区直流背靠背东莞工程也将投产，届时，珠三角负荷中心通过两个直流背靠背工程实现合理分区。

实现一系列技术突破

提高电工装备制造业核心竞争力

“大湾区直流背靠背工程是世界上第一个把柔性直流用到解决系统安全稳定运行方面的项目。广州、东莞工程建成以后，可以系统性地解决短路电流超标的问题，给电网的安全稳定提供支持。”李立浧表示。

自2013年在广东电网做南澳柔性直流开始，南方电网公司通过鲁西直流背靠背工程、昆柳龙直流工程实现了柔直技术在主电网应用、掌握了特高压多端柔性直流技术，现在，正在建设的大湾区直流背靠背工程在控制系统方面又进了一步。

通过控制系统的进步，广东电网形成了异同步电网格局。李立浧提出，不同于以前的纯交流电网，也不同于以往通过直流背靠背将两个电网隔开的异步电网，“我们是世界上第一次用异同步电网这个名字，广东电网变成一个异同步电网格局很有意义，对世界电网的发展都很有意义。”

异同步电网听起来像一个悖论，即使一个词语也很难同时兼具异步、同步，何况一张电网。广东电网公司基建部项目管理科经理王流火解释道：“异同步指的是电网在不同运行状态下呈现的形态。简单来说，直流异同步控制功能兼顾了交直流输电的优点。出现故障时则自动识别故障，实现电网异步，起到‘防火墙’作用。常态运行时，可以模拟成交流线路，保留原有交流通道的紧急支援能力，实现两侧交流电网的功率自动互济，无须调度人员下发功率指令，电网潮流自动可控。这背后正是控制保护策略起作用。”广州工程还拥有世界上控制链路延时最短的柔性直流换流站。与交流电网发生高频谐振是柔性直流的重要运行风险，广州工程把链路延时控制在200微秒以内，水平世界领先，结合控制策略优化，能够有效消除工程面临的谐振风险。

装备方面，广州工程首次实现工程应用IGBT器件国产化比例大幅提升至50%。IGBT是能源变换与传输的核心器件，被誉为电力电子装置的“CPU”。作为国家战略性新兴产业，IGBT在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

除此之外，南方电网公司的技术攻关团队在直流电容器、二次板卡芯片等其他核心部件上狠下功夫，在国内首次研制出了全国产柔性直流换流阀阀段，实现了柔性直流换流阀核心组件包括IGBT、电容器、IGBT驱动板、二次板卡芯片的完全自主可控，并在大湾区直流背靠背工程实现首次试用。该产品的成功研制及创新应用，解决了柔性直流换流阀关键元器件、零部件依赖进口的“卡脖子”难题，实现“0到1”的突破，推动柔性直流技术自主可控的跨越式发展，提高了我国电工装备制造业的核心竞争力。（刘杰 郭冬冬 欧阳逸雪 郝思远 李亦彬 彭莱）