性直流输电关键技术研究荣获2016年度电力行业技术市场金桥项一等奖

简介
柔性直流输电技术(VSC-HVDC)是基于可关断器件和电压源换流器的新一代高压直流输电技术,相对于常规直流,其技术优点突出且应用领域广泛。但是,截止至2010年,柔直核心技术仍由ABB等国外厂家掌控,而国内却处于理论 ...

柔性直流输电技术(VSC-HVDC)是基于可关断器件和电压源换流器的新一代高压直流输电技术,相对于常规直流,其技术优点突出且应用领域广泛。但是,截止至2010年,柔直核心技术仍由ABB等国外厂家掌控,而国内却处于理论研究、概念设计,小项目试点阶段,各项参数指标的选取无标准规范可循、无成熟设备可选、无工程建设经验可参,因此,突破国外技术封锁,填补国内空白,掌握关键技术,形成自主知识产权迫在眉睫。

2011年起,广东院投入2179万元的科技经费,组建30余人的工作小组,采用“产学研用”相结合的方法,自主开展柔性直流输电关键技术研究,从电压选择、谐波分析及治理、主电路拓扑及系统接线、 过电压及绝缘配合、控制保护策略、直流电缆选型和海缆敷设保护”等方面入手,研究主要原则,掌握关键技术,形成自主知识产权,最终,突破了“学研——应用”的瓶颈,将理论、方案设想转化为可实操的技术规则和标准,解决技术难题,指导工程实践,并形成了国家和行业标准,提出多项创新点:

1)国内外首次提出多端柔性直流输电的系统解决方案

p  提出多端系统的组网方式

p  创新换流站电气主接线方案,开发参数计算软件

p  提出多端系统的控制策略和启停策略

p  本项创新获得7项专利,其中1项发明专利。

2)国内首次提出柔性直流输电的直流电压选择方法

p  提出电压选择的完整理论方法

p  建立“直流电压-输送容量-距离”联动模型

p  本项创新获得2项专利,其中1项发明专利。

3)国内外首次提出电缆和架空线的直流混合线路应用

p  提出基于混合线路的过电压与绝缘配合方案

p  提出直流海缆的型式、参数和敷设保护方法

p  优化控制保护,解决直流架空线短时故障跳闸

p  本项创新获得7项专利,其中2项发明专利。

4)国内首次提出柔性直流输电的损耗计算方法

p  提出多种拓扑结构的损耗计算方法

p  提出系统损耗的优化措施

p  开发损耗计算专用软件

p  本项创新获得2项专利,其中1项发明专利。

本项目共计获得发明、实用新型专利16项,其中发明专利2项,实用新型专利14项,另有5项专利进入实审;并于20151月通过广州市科技和信息化局的科学技术成果鉴定——项目总体研究成果达到国际先进水平,并于同年获得广州市科学技术奖二等奖。

本项目的研究成果在世界首例“大型风电场多端柔性直流输电工程”中充分应用,确保系统方案科学、技术方案先进、设备选型合理、工程造价可控,经济社会效益显著。广东院取得了9.8亿元的工程总承包合同,其中技术部分的勘测设计费共计4912万元、专题费450万元。

通过专题研究,工程中采用MMC单换流器对称单极的电气主接线方案,节省工程投资约3600万元;采用电缆和架空线的直流混合线路方案,并优化海缆路由和敷设保护方案,节约投资约7000多万元;明确电气设备绝缘水平方案、进而优化设备选型,核减了设备购置费6000多万元。最终,工程结算比可研估算核减了近2.5亿元,经济效益显著。

通过科技研发和技术创新,社会效益也相当显著:

1)缩小同国外的差距,在我们有优势的领域实现突破,拥有自主知识产权,打破了国外的技术垄断。

2)将研究成果与其推广应用密切衔接,迅速地转化为生产力,发挥经济效益。

3)形成了国家、行业标准和规范,培养了新一代高水平的科技人才。

4)柔性直流输电技术的工程化应用,促进电力产业结构升级与优化,促进了我国直流输电技术的跨越式发展。

5)促进可再生能源的低成本、规模化开发利用,解决我国能源领域节能环保等重大问题,为我国乃至世界带来巨大的社会效益。

本项目通过自主开展柔性直流输电关键技术研究,从电压选择、谐波分析及治理、主电路拓扑及系统接线、 过电压及绝缘配合、控制保护策略、直流电缆选型和海缆敷设保护”等方面入手,研究主要原则,掌握关键技术,形成自主知识产权,最终,产学研用相结合,将理论、方案设想转化为可实操的技术规则和标准,解决技术难题,指导工程实践,并形成了国家和行业标准。主要创新点如下:

1)国内外首次提出多端柔性直流输电的系统解决方案;

2)国内首次提出柔性直流输电的直流电压选择方法;

3)国内外首次提出电缆和架空线的直流混合线路应用;

4)国内首次提出柔性直流输电的损耗计算方法。

本项目共计获得发明、实用新型专利16项,其中发明专利2项,实用新型专利14项,另有5项专利进入实审。

本科技项目的研究成果在世界首例“大型风电场多端柔性直流输电工程”中充分应用,工程结算比可研估算核减了近2.5亿元,经济效益显著;打破了国外的技术垄断,将研究成果与其推广应用密切衔接,迅速地转化为生产力,促进可再生能源的低成本、规模化开发利用,为我国乃至世界带来巨大的社会效益。 

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