海上風電作為中國風電發(fā)展的下一個制高點，是我國實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要手段。與陸地電力所不同的是，海上電力建設(shè)面臨輸電穩(wěn)定性、持續(xù)性等多方面的難題。而柔性直流輸電的出現(xiàn)，為解決相關(guān)難題提供了好辦法。
6月10日，國家電網(wǎng)±500千伏張北柔性直流電網(wǎng)工程線路成功經(jīng)受瞬時短路電流沖擊，完成投運前的最后一次“大考”——人工接地短路試驗。至此，這一全球首個柔性直流電網(wǎng)正式具備送電條件。
柔性直流電網(wǎng)正式具備送電條件，標志著我國在健全建立電力系統(tǒng)、推進海上智慧風電建設(shè)方面又邁出了一大步。那么，究竟什么是柔性直流技術(shù)？它的應(yīng)用場景包括哪些？
探尋柔性直流的發(fā)展歷程可以知道，柔性直流是20世紀90年代興起的以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術(shù)，其顯著優(yōu)點為“柔性”、靈活。這一特征使其在電網(wǎng)大規(guī)模接入間歇性、波動性可再生能源中得以大顯身手。
2020年5月，國家能源局就《關(guān)于建立健全清潔能源消納長效機制的指導(dǎo)意見》征求意見。意見提出，持續(xù)完善電網(wǎng)主網(wǎng)架，補強電網(wǎng)建設(shè)短板，推進柔性直流、智能電網(wǎng)建設(shè)，充分發(fā)揮電網(wǎng)消納平臺作用。推動大容量、高安全和可靠性儲能發(fā)展應(yīng)用。由此可見，柔性直流、智能電網(wǎng)已引起有關(guān)部門重視。未來幾年，柔性直流技術(shù)有望在電力行業(yè)得到深入應(yīng)用。
從應(yīng)用場景來看，柔性直流輸電系統(tǒng)主要應(yīng)用在如下場合，即向遠離電網(wǎng)的海島等遠地負載供電、城市中心區(qū)電力增容和不同區(qū)域多個頻率的電網(wǎng)互聯(lián)。在城市中心區(qū)電力增容場景下，交流長距離傳輸對地有注入電流，需要添加補償設(shè)備，如并聯(lián)電抗器或者電容器等，VSC-HVDC采用地埋式電纜，既不會影響城市市容，也不會有電磁干擾，同時也適合長距離電力傳輸。
陸地之外，海上輸電是柔性直流由于的又一大前沿陣地。通常來講，風電并網(wǎng)主要有3種方式：交流并網(wǎng)、常規(guī)直流并網(wǎng)、柔性直流并網(wǎng)。對于海上風電來說，交流并網(wǎng)、常規(guī)直流并網(wǎng)等由于 頻率和電壓穩(wěn)定性較差、占地面積較大而難以投入實際應(yīng)用。
而柔性直流輸電技術(shù)在海上風電場景下，卻具有諸多顯著優(yōu)勢。其一，通過直流方式并網(wǎng)，無需風電場與所連接的交流電網(wǎng)保持同步；其二，采用以IGBT為代表的全控型器件，能夠獨立的控制換流器的無功功率，為風電場提供動態(tài)無功支撐。其三，占地面積小，適合海上風電場的應(yīng)用。
此外，在可再生能源并網(wǎng)方面，柔性直流輸電技術(shù)可有效解決因風能、太陽能發(fā)電間歇性和不確定性而引發(fā)的諧波污染、電壓閃變等安全隱患，因而其應(yīng)用價值得到廣泛認可。隨著新能源的快速發(fā)展和環(huán)境保護、節(jié)約資源要求的提高，預(yù)計未來5年國內(nèi)柔性直流輸電工程的市場規(guī)模將超過在400億元，全世界市場規(guī)模將達到千億元以上。
放眼全球，風力發(fā)電起源于歐美，發(fā)展于中國。數(shù)十年間，中國風電從無到有、從弱到強、后來居上，中國現(xiàn)已成為世界名副其實的風電大國。海上風電作為中國風電發(fā)展的下一個制高點，已經(jīng)成為我國推進電網(wǎng)智慧化升級和加快綠色智慧能源建設(shè)的重要抓手。而柔性直流輸電等技術(shù)的不斷進步，將為我國的電力安全提供更強有力的保障。
