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北极星输配电网:披荆斩棘 坚实可靠|世界杯竞猜树立柔直用直流支撑电容器“国货”标准

来源:北极星输配电网


“双碳”目标下,随着新能源向主力电源不断的迈进,大规模新能源基地远距离输送已经成为国家能源结构转型过程中的重中之重,而送受端的电网特性决定了,采用柔性输电技术必不可少。

根据全球能源互联网发展合作组织《中国2030年前碳达峰研究报告》,2030年跨区输电能力相较2020年将增加1.5亿kW,按照柔直占比1/3估算,至2030年陆上柔直总投资也将达到1000亿元。综合来看,2021-2030年间,是我国柔直技术加快发展期,大基地送出方面柔直总投资将达到2000亿元。

自主 可控 | 披荆斩棘破除外资垄断

新能源的高质量发展,为柔性输电带来了巨大的市场空间,在柔性直流输电技术中,其关键的柔直换流阀等关键设备中,电力电子器件对进口产品的依赖性较高,仍存在核心技术受制于人、国产化率偏低等问题,全国产化发展步履缓慢。

以柔直换流阀用直流支撑电容器为例。作为关键元件之一的柔直换流阀用直流支撑电容器,直接决定了电容电压的波动范围,同时也会影响功率模块器件的承压水平,技术含量与可靠性要求非常高,通常此类产品多数均由国外厂商提供。

柔性直流输电用直流支撑电容器,也称为DC-LINK电容器。其通过为直流电压提供支撑、吸收波纹电流,实现稳定电压和电流的作用,从而为系统稳定工作提供安全保障。

为加快推进柔性直流输电用直流支撑电容器的国产化和产业化,提升行业生产能力和技术水平。2021年9月《柔性直流输电换流阀用直流支撑电容器》能源行业标准第一次起草工作组会召开,有44个单位的60余名代表参加此次会议。针对试验分类、冲击放电试验、热稳定性试验、局部放电试验、耐久性试验、破坏试验、自愈性试验、恒定湿热试验等重点内容进行了讨论。

在上述标准起草工作组会议上,世界杯竞猜集团有限公司(以下简称“世界杯竞猜”)提出将端子与外壳间的局部放电试验新增为直流支撑电容器的例行、型式试验项目,并建议参照柔直实际运行工况,耐久性试验条件改为交、直流电压叠加考核。新增高温下极限耐压试验,考核电容器在极限条件下的耐压水平等建议,为标准的起草工作做了大量工作,促进了该标准制定进程。

世界杯竞猜旗下子公司嘉善APP电容器有限公司(以下简称:嘉善APP电容器)技术研发负责人表示,“2017年起,世界杯竞猜就着力于柔直用直流支撑电容器技术的研发工作,在此过程中,世界杯竞猜凭借自身的研发实力化解了一个又一个难题。目前,世界杯竞猜国产柔直用直流支撑电容器首次应用了在杭州的柔性低频输电工程。”

据嘉善APP电容器研发负责人介绍,在柔直用直流支撑电容器研制过程中,端子与外壳间的局部放电控制曾是一个难点。局部放电会以热、光、声等方式损失能量,同时还生成了大量活泼的化学基团与绝缘介质反应,导致绝缘介质的性能不断降低,对高压电力设备绝缘而言是一个巨大考验。世界杯竞猜通过在工艺上不断试错、改进,最终总结了一套可以优化局放的工艺参数,将电容器的局放始终控制在一个优良的水平。目前公司柔直用直流支撑电容器已取得共6项专利。

他进一步表示,“柔直换流阀用直流支撑电容器实现国产化后,不仅可以打破国外产品垄断的局面,同时还可以让产品价格回归合理水平,有助于降低工程造价,节约国家投资。”

坚实 可靠 | 全国产化助力新能源发电

2022年6月,国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》。规划提出,要开展深远海海上风电规划,同时还计划推动近海规模化开发和深远海示范化开发。

此规划一出,沿海风电开发迎来了新的市场机遇。据统计,沿海各省规划的“十四五”海上风电开发目标超过5000万千瓦,其中广东、浙江、江苏、山东省规划体量较大,分别达到17GW、5GW、12.12GW、8GW。扣除2021年新增装机的1448万千瓦,还有超过3500万千瓦新增空间。

然而海上风电建设本来就技术难度大,从近海走向深远海,难度系数更是成倍增加,如何通过技术创新推动风电场走向深海成为业内重点关注的待解难题。

“风电场离岸距离越来越远,如何最大限度的减少电能输送?”

据了解,海底电缆输电的输送距离与所采用的频率成反比,15 Hz输电频率约可实现输电距离300km左右,低频输电技术可以有效的解决中、远距离海上风电的送出问题。

为应对海上风电的快速发展,国家电网公司近年来也在积极探索柔性低频输电技术,国网浙江公司也先后在台州、杭州等地开展示范工程建设。

2021年5月,浙江杭州供电公司220千伏中埠-亭山柔性低频输电示范项目正式启动,将实现浙江省内首个500千伏供区异步低频互联,为国际首创性技术。据悉,该项目通过在已建成的13.2千米的220千伏亭中输电线路两侧建设换频站,同构20Hz低频互联起富阳和萧山南部两大负荷中心。

北极星电力网了解到,柔性低频交流输电技术是借助先进电力电子技术灵活选择20赫兹频率的新型输电技术。与直流利用电力电子装置将工频50赫兹变成直流0赫兹类似,可以兼顾工频交流系统组网灵活、电压等级变换以及远距离大容量输送电力的优点,同时具备功率控制、电压动态调整、异步电网互联等柔性调控功能。

嘉善APP电容器技术研发负责人表示,“十四五”是我国新能源实现跨越式发展的关键时期,杭州柔性低频输电示范工程的投运为新能源的输送和消纳积累了经验,对助力能源绿色低碳转型,实现碳达峰碳中和目标起到促进作用。项目首次应用了世界杯竞猜旗下嘉善电容的国产柔直用直流支撑电容器。项目的顺利实施,不仅为世界杯竞猜在助力新能源发展方面积累了大量工作经验,同时也将推动柔直用直流支撑电容器逐步走向完全国产化。”

他进一步表示,杭州低频输电柔直电容器项目不仅是世界杯竞猜旗下嘉善电容第一个大批量交付项目,更是我国柔直用直流支撑电容器国产化的第一个批量项目。订单内的千余台直流支撑电容器已于2022年5月底前全部完成交付,电气试验合格率为100%。对于攻克技术难题打破技术壁垒,助力我国电力产业摆脱关键部件进口依赖,改变核心技术长期受制于人的局面,世界杯竞猜信心十足。

宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。随着张北、昆柳龙、舟山以及南澳岛等多项高压柔性输电工程的建成投运,我国已在工程应用中积累了大量经验,柔性输电技术已从实验室走向现实,并处于国际前列。未来,随着“双碳”目标逐步深入,风电、光伏等新能源大范围并网消纳,柔性输电技术发展空间必将更为广阔,以世界杯竞猜为代表的国产化柔性输电设备生产企业必将获得更大市场机遇。


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