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廣西電網公司科技成果獲廣西科技進步一等獎

時間:[2019-06-10 ] 信息來源:南方電網報
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  近期,廣西電網公司牽頭攻關的科技成果“電能變換設備與智能配電網友好交互關鍵技術研究與應用”獲2018年度廣西壯族自治區科技進步一等獎。該技術成果首次提出了電能變換設備與智能配電網友好交互的技術體系,實現了友好交互關鍵技術研究和核心裝備研制的重大突破,攻克了13項關鍵技術研究,填補了3項國內外空白,其中分布式虛擬同步發電機成果榮獲了第46屆日內瓦國際發明金獎。

  讓電能變換設備和配電網友好交互

  近年來,我國高度重視智能電網發展。電能變換設備已成為智能配電網的核心裝備之一。“電能變換設備與智能配電網友好交互關鍵技術研究與應用”項目負責人,廣西電力科學研究院電力系統所主任周柯表示:“電能變換設備和配電網的友好交互與和諧發展很重要。”

  電能變換設備與智能配電網在“源—網—荷”各層級中交互不友好的現象普遍存在。例如,新能源發電的波動性和隨機性導致與電網的互動還不夠友好,造成棄風棄光比較嚴重;有些國家配電網的供電可靠性不高,停電時間較長;全世界因為劣質電能損失巨大,造成產品報廢、設備損壞、用電損耗大等。電能變換設備與智能配電網的友好交互問題亟待解決。

  為此,從2012年開始,廣西電網公司牽頭,聯合電網企業、國家級工程中心、先進制造企業等單位的研發力量和產業優勢開展了長達7年的研究。最終該成果以“安全、優質、智能”為目標,構建了電能變換設備與智能配電網友好交互的技術體系,提出了靈活互動的新能源友好接入、配電網高可靠供電的友好支撐、面向高電能質量的友好用電等三大關鍵技術,研制了具備友好交互能力的分布式虛擬同步機、三端口電力電子變壓器、10千伏多功能可控模塊化固態限流器、6千伏至35千伏靜止無功發生器、6千伏/10千伏高壓變頻器五類電能變換設備。

  科技讓電更智能

  隨著互聯網時代的到來,智慧社區逐漸走進生活。“隨著智慧社區的不斷發展,用電負荷的多樣性、電能質量的高標準、電網結構的復雜性對配電網智能化水平要求越來越高,這要求配電網具備高可靠供電的友好支撐能力。”周柯表示。

  三端口電力電子變壓器可以解決這一難題。它相當于智慧社區的“能源路由器”,滿足社區安全、優質、智能的用電需求,可以在局部缺電的情況下,通過靈活調控實現小區基本用電,做到限電不停電,這是傳統電力變壓器無法實現的。它還具備故障隔離和電能質量調節能力,提升了配電網中電能傳輸、變換和分配環節的供電可靠性。

  近年來,各地風電、光伏發電等發展迅速。“以風力發電為例,由于風速隨時變化,造成發電功率長期處在較大區間波動頻率上,這對于大電網的安全來說不是好事。”廣西電網公司計劃發展部電網二次規劃與電源并網管理專責聶宇說。不僅如此,新能源發電并網設備故障穿越能力比較弱,如果遇到突發故障,容易發生連鎖反應,影響大電網的安全穩定。

  因此,需要為新能源發電并網設備裝上“水龍頭”,實現新能源接入配電網的即插即用、新能源與配電網的優質互動、新能源抵御配電網擾動的穩定運行,綜合形成靈活互動的新能源友好接入技術。這個“水龍頭”就是分布式虛擬同步機。該裝置使振蕩抑制能力提升了4倍,快速同步時間提升了160倍,解決了新能源發電并網設備的規模化可靠運行難題。

  據介紹,該項目還研制了10千伏多功能可控模塊化固態限流器、6千伏至35千伏靜止無功發生器和6千伏/10千伏高壓變頻器,解決了部分電能變換設備引起的電能質量劣化、抗配電網擾動能力較弱等問題,顯著提升了負荷側用電的節能降損水平和抗電網擾動能力,實現了配電網與用戶之間電能質量問題的雙向綜合防治,形成了面向高電能質量的友好用電技術。

  據了解,這五類具備友好交互能力的電能變換設備在保障配電網的高可靠供電基礎上,提升了配電網的用電節能降損能力,有著顯著的經濟、社會與生態效益,每年可減少燃煤約6萬噸,減排二氧化碳約16萬噸。

  從實驗室走向市場接受檢驗

  “我們不希望項目成果從實驗室出來就進了倉庫,它應該走向市場接受檢驗。”這是每一個科研工作者的心聲。

  “三端口電力電子變壓器的400伏交流端口采用了4個40千伏安的功率輸出模塊并聯,可以跟隨負荷的變化進行內存條式的靈活配置,實現了供電容量的冗余調節和供電可靠性的提升。”北海供電局生技部專責洪剛介紹,新研發的三端口電力電子變壓器在廣西北海110千伏乾江變電站投運以來,運行情況穩定,實現了配電網中諧波超標、嚴重三相不平衡、短路故障等供電隱患的主動阻斷、治理。

  在云南楚雄110千伏東瓜變電站安裝了新研發的10千伏多功能可控模塊化固態限流器。經過現場測試,電能質量調節模式切換至故障限流模式整個過程控制在12毫秒以內,電壓補償深度達到20%,進一步確保了變電站的安全可靠運行。

  該項目成果的五類電能變換設備在新能源發電、電力系統、工礦企業等多個行業和領域應用推廣。值得一提的是,分布式虛擬同步機在天津中新生態城打造了世界上首個工程示范,在安徽省金寨縣光伏發電精準脫貧工程中進行了推廣運用,同時還在江蘇、浙江等省份規模化應用,為當地帶來了直接經濟效益。6千伏至35千伏高壓靜止無功發生器先后在國內15個省份進行推廣,部分產品遠銷海外。6千伏/10千伏高壓變頻器也在國內23個省份進行推廣應用。

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