特高压交直流混联电网特点、挑战及未来方向分析

特高压交直流混联格局呈现出哪些特点？需要应对哪些挑战？未来发展方向在哪？本文从浙江电网入手进行了分析。

刚刚过去的G20 峰会见证了杭州乃至整个浙江的繁荣辉煌。

毫无疑问，浙江的经济发展令人瞩目，而特高压正是支撑浙江腾飞的重要保障。

由于一次能源资源的匮乏、地理条件的限制以及本省燃煤装机减排压力的加大，浙江省内发电装机容量难以支撑日益增长的负荷需求，建设特高压是浙江绿色发展的必然选择。也正因如此，浙江成为目前我国特高压落点最为密集的省份之一，浙江电网也是最早进入特高压交直流混联运行的省级电网之一。从浙江电网的运行可以窥见到特高压交直流混联格局所呈现出的特点、需要应对的挑战，以及未来发展的方向。

浙江样本

特高压入境给浙江带来了巨大的发展动力。同时，保障特高压安全稳定运行也需要配备相应的技术手段。

过去，浙江500 千伏主网架主要承载本省及华东区域的电力，随着宾金、浙福、灵绍等特高压交直流工程相继投运，浙江电网结构发生了质的变化：跨区输电规模进一步扩大、省外来电大幅提升、电网交直流混联运行安全稳定特性发生重大改变，交直流耦合关系更趋紧密，电源与电网间交互影响更复杂。

目前浙江电网的结构清晰呈现出特高压网架建设过渡时期所面临的新情况。“一个足够坚强的电网结构应分层分区合理，各级电网协调发展，电网结构清晰，大容量直流工程输电到受端电网，要送得出、落得下、用得上。”中国电科院原总工程师印永华这样描述科学的坚强电网。目前在特高压建设发展的过渡阶段，直流强而交流弱，在这样的形势下，需要针对特高压交直流混联电网运行特性进行深入研究，不断提升驾驭大电网运行的能力。

为了保障特高压电网安全，国网浙江省电力公司深入研究大电网运行新特性，加强大电网运行管控，并通过“三强化，三提升”，推动大电网运行水平上新台阶。

“三强化”即强化分级分区电力平衡，有效应对发用电平衡复杂局面;强化运行风险预警管控，实现电网运行风险预警预控闭环管理;强化应急预案编制落实，确保应急全面精准、响应及时。“三提升”即提升快速反应技术手段，发电侧创新部署机组AGC 快速群控功能，用电侧创新部署负荷“群控、顺控”功能;提升电网应急处置能力，建立宾金直流应急响应工作机制，常态化开展调度应急演练，切实提升应急协同处置能力;提升网厂协同机制，落实电源开机方式优化、研究燃气机组快速启停，确保日常安全生产管理和应急响应网源协同。

这些手段的实施有效保障了浙江电网安全稳定运行。在今年迎峰度夏中，浙江电网应用负荷批量控制功能为全省电网的安全运行增添了一层保护屏障，提升了技术人员对电网调度的预防控制能力，这正是“三提升”的重要组成部分。“事故拉限电序列表植入负荷批量控制系统后，只要输入需要拉掉的量，系统就可自动操作，大大提升了事故处理的响应速度。”国

网浙江电力调度中心副主任郭锋说。

此外，针对特高压、大电网、大机组运行新特性，国网浙江电力全面推进网源协调运行管理，确保电网安全稳定运行可控、在控和能控。同时规范管理，加强构建“源、网、荷”协调管控体系。灵绍特高压直流工程投运后，浙江电网力求实现大电网驾驭水平更自如，清洁能源接纳更灵活。

透视全局

窥一斑可视全豹。浙江电网面临的挑战也是整个特高压骨干网架建设过渡时期，在网架结构、调度运行、资源调配等方面需要攻克的课题。印永华认为，在这一时期，电网发展需要重点开展系统仿真试验和计算分析、建设坚强网架、打造安全稳定控制系统三方面的工作。

我国在上世纪80 年代，随着500 千伏交流电网和葛沪直流输电工程的建设，建立了交直流电网仿真实验室;90 年代在三峡输电系统建设过程中，通过扩建和完善，建立了三峡电力系统仿真中心，开展了大量的系统仿真试验和计算分析工作，为三峡输电工程的建设提供了坚强的技术支撑。

进入本世纪以来，特高压交流和直流输电工程的建设和交直流混联电网的运行对仿真技术提出了更高要求。“为了准确模拟特高压交直流混联大电网的运行特性，一方面需要完善数字仿真技术，提高对直流输电系统的模拟精度;另一方面需要加强数字和物理混合仿真能力，提高数模混合仿真平台的仿真规模和仿真精度。”印永华说。目前，国家电网公司已启动重点科技项目，该项目紧密结合交直流混联大电网建设和运行的需求，进一步提升国家电网仿真中心的水平。通过该项目的实施，在数字仿真方面，将率先完善机电—电磁暂态混合仿真工具，使其成为当前交直流混联大电网的主要仿真工具之一;在数模混合仿真方面，将进一步扩大交直流混联电网的仿真规模，加强对直流输电控制保护系统的物理仿真能力，以能够对交直流之间和多直流之间的相互影响以及实际控保系统的控制特性进行准确仿真，从而为交直流混联大电网安全运行控制策略的制定提供技术依据。

仿真技术的重要性不仅体现在调度运行中，在电网规划设计时同样需要通过仿真计算确定电网建设方案。“在规划设计时需要通过仿真计算合理布局送端系统、输电通道和受端系统;在电网建设中，还要根据实际情况的变化进行跟踪计算和试验分析，例如加强规划方案过渡期的滚动计算和试验工作，以便及时发现可能存在的薄弱环节，制订相应对策和措施。”印永华说。

坚强网架建设是特高压电网安全运行的基础。如同一座楼宇，其坚固程度依赖于钢筋构架是否结实。特高压直流送电功率大，如果交流电网承载故障能力不足，将对电网安全稳定运行带来巨大压力，大容量的特高压直流需要坚强特高压交流电网来承载。“特高压直流发生故障后将导致大规模潮流转移，如果网架结构不够坚强，可能导致连锁反应，引起功率、电压和频率的大幅度波动，危及大电网安全运行。因此，坚强的网架结构是交直流混联大电网安全运行的物质基础。”印永华说。对于浙江乃至整个华东电网而言，加强电网支撑能力的关键在于加快特高压交流电网的建设，使交流电网在规模和强度上与直流输电容量相匹配，使之足以承载直流故障扰动带来的巨大功率冲击。

但电网建设非一日之功，在目前特高压交直流混联电网建设的过渡时期，安全稳定控制系统是保障电网安全运行的重要技术手段。为此，国家电网公司开启大电网系统保护建设工程，针对各个电网实际运行特点与需求，提出适应新形势的大电网控制措施，提升第一道防线的适应能力，拓展第二道防线的广度及深度，提升第三道防线的协调性。国调中心组织华东分部率先研究实施了华东系统保护功能试点项目——频率紧急控制系统，该系统创新实施了多直流紧急功率提升、安控主动切泵、可中断负荷精准控制等技术，构建了多资源协同、多功能配合的控制系统新体系。

“开展电网计算和试验、建设坚强网架、打造安全稳定控制系统三者是紧密结合的。首先在规划设计阶段要通过仿真计算把方案做好，在实际运行中要通过对多种运行方式的仿真分析，包括离线仿真和在线仿真，提前制订和落实故障应对措施;与此同时加强网架建设，尽快实现强交强直的特高压骨干网架;在坚强网架形成的过渡时期，要高度重视安全稳定控制系统的建设。这三者做好了，电网安全运行便能够得到保证。”印永华说。

放眼未来

站在特高压“强直弱交”的过渡时期来展望并思考，未来电网技术的发展具有怎样的趋势，运行控制体系将有怎样的提升?

“电力系统是技术密集型行业，新技术的应用是推动电网发展的强大动力。随着仿真分析技术、现代自动化控制技术、电力电子技术和电力装备制造等新技术的发展，将不断推动电网技术体系的进步和升级。其中，电网智能化控制体系在智能电网中起到神经中枢的作用，借助先进的计算机、通信、电力系统分析和控制理论及技术，通过对信息的获取、传输、分析、反馈，实现对电力系统的广域监视、分析和控制，建成在线安全评估、预警和防控体系，以保证交直流混联大电网的安全稳定运行。”印永华说。

要实现这一目标，需要在电网运行机理、自动化运行系统、仿真工具以及计算机技术等方面实现全面发展与突破，建立起积极适应新形势的电网技术创新体系，把握技术进步方向，为建设安全可靠、经济高效、清洁低碳、灵活智能的现代化电网提供坚强支撑。