1986年,我國第一個超高壓直流輸電工程——葛上(葛洲壩——上海)直流輸電工程正式起步,標志著中國高壓直流輸電之路從此開始。在過去的十到二十年間,中國在直流輸電的關鍵技術領域取得了突破性的進展,并且擁有了世界最多的高壓直流輸電工程。目前,中國的直流輸電具備全球最高電壓等級以及最大的輸送能量。因此,在英國工程技術學會(IET)和清華大學的共同努力下,電力系統久負盛名的國際性輸電會議——IET交流直流電力傳輸國際會議(以下簡稱“ACDC”)遠渡重洋,來到中國。于2016年5月28-29日,在北京新世紀日航飯店成功舉辦。
兩天時間的會議,來自中國、英國、美國、加拿大、西班牙、泰國等地的180名專家匯聚一堂,針對當下交流直流輸電方面的熱點技術與發展趨勢進行了深刻的剖析與討論。5月28日下午,在IET國際運營總監Ian Mercer先生的主持下,第12屆IET交流直流電力傳輸國際會議 (ACDC)主席、清華大學電機系主任曾嶸教授以及東芝歐洲有限公司高壓直流輸電領域首席專家宋子明博士在會議間隙針對柔性直流輸電技術、電力電子技術在直流輸電中的應用,風電成本等方面的問題接受了來自國內多家知名媒體的采訪。
突破電子器件壁壘,加快柔性直流輸電技術發展
目前,我國在常規直流輸電技術以及柔性直流輸電技術領域均已走在了世界前列。包括高壓直流輸電,柔性交流輸電系統,定制電力和基于電壓源變換的柔性直流輸電等大功率電力電子技術發展迅速。這種技術在超高壓、特高壓電網建設領域已經逐步成熟,在多端柔性直流輸電領域,電力電子技術實現了飛躍。
針對于此,在記者關于柔性直流輸電中電力電子技術在中國的發展情況的提問時,曾嶸教授表示:“目前我國常規直流輸電技術處于大規模商業化發展階段,已經實現了核心裝備的自主化;柔性直流技術在我國正處于示范發展階段,但示范項目起點高、難度大、最突出的瓶頸之一就是電力電子技術。可喜的是,直流輸電中靈活高效的控制保護系統我國已經走在了世界前列,但處于上游的器件研發與生產我們做得還不夠好。”宋子明博士也表示:“電力電子是一門集多種學科為一體的復雜學科,特別是柔性直流,仍處于一個高速發展階段。建設一個低碳電網需要我們打破常規,尋求在多層面上的聯合開發。在這方面,中國具有強大的科研能力和專業技術人材,而歐洲擁有世界主要的三大生產廠家,他們具有多年的生產、工程和質量管理經驗。“
的確,研制這樣高電壓等級大容量的柔性直流輸電換流閥,既要在絕緣配合方面留有足夠的裕度也要兼顧換流閥的緊湊性,還要具備優良的電氣性能。并且在產品的具體研發進程中有眾多關鍵環節包括結構設計、電氣設計、絕緣配合、冷卻設計、抗震分析等方面需要一一攻克。因此,在直流輸電過程中的大功率電子器件的材料和研發將是今后工作的重中之重。
直流輸電呼喚大功率電力電子
常規直流輸電技術是解決我國遠距離大容量電能輸送問題的有效手段。而作為新能源大規模接入的關鍵技術之一,柔性直流輸電技術應用大功率、高性能的電力電子技術。可以實現對輸電系統的電壓、阻抗、相位角、功率、潮流等的靈活控制。將原本不可控的電網變得可以全面控制,從而大大提高電力系統的高度靈活性和安全穩定性,使得現有輸電線路的輸送能力得到大大提高。
“在歐洲也是如此。近些年,雖然柔性變流器在容量和損耗上已有明顯突破,我們仍需要更大容量的單機變流器以滿足市場需要,提高功率涉及很多方面,器件是個關鍵因素,如果我們可以進一步提高IGBT的電壓、電流值,或有一個更佳的開關器件,變流器的整體設計將會變得簡單的多,同時,降低生產成本也是他們所希望的.”宋子明博士表示。
“而在中國市場方面,可能更多的是器件的問題。比如在常規直流輸電中,常規的晶閘管器件參數與工藝的穩定度就是當前所面臨的嚴峻問題。西安電力電子技術研究所等單位生產的晶閘管無論是參數還是工藝成熟度都非常穩定。中車株洲所通過并購,加大IGBT技術方面的研發,也取得了非常快的發展。器件發展應該向著專用的方向,而不是通用的方向。針對一類應用進行器件定制化,作用可能會發揮的更好。這方面清華大學、國網智網院和其他研究院所都在做嘗試。在能源領域電力電子技術的追趕,中國的步伐非常快。”曾嶸教授信心滿滿地說。
在接下來的采訪中,針對記者提出的關于風電、太陽能發電成本的問題,宋博士也給出了解答。他說:“近年來隨著技術的提高和生產??本的降低,再生能發電成本已經降了很多,有報道說有些地方的太陽能電價已可以同煤電、氣電相比,但我們仍得解決再生能發電中的間歇問題, 利用庫存水庫電站調節是一種方式,我們也應該更重視開發多種形式的電能儲存技術,電池儲存系統等。“
國際化標準普及,IET助您創建更美好的世界
在采訪中,作為會議主辦方,IET國際運營總監Ian Mercer也在采訪過程中發表了自己的觀點,他表示:“IET希望通過這個會議為來自歐洲、亞洲、美洲等直流輸電領域的專家們提供一個有效的溝通平臺。同時,IET強調的是在各個專業學術領域里的一個標準,要將這個標準進行一個國際化的普及,使得大家能夠應用相同的標準,保證相同高等級的質量。”
多年來,IET不斷和中國各大頂尖學校進行合作,通過合作,將先進的研發的成果向世界發布,IET也在用自身的努力不斷幫助中國企業以及供應商學習和分享世界優秀的科研成果,助力中國科學技術領域的快速發展,通過科技的力量與大家攜手創建一個更美好的世界。