《适应大规模新能源接入的柔性直流电网分析设计技术及其应用》

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该成果属于新能源及节能技术领域。近年来,随着风能、光伏等新能源的快速发展,大规模集中式开发以及孤岛接入等问题严重制约了对新能源的高效利用。为充分发挥柔性直流输电技术在新能源开发利用上的技术优势,实现大规模风电、光伏、抽蓄等多种能源的接入和输送,提高可再生能源发电利用率,并构建网络化的直流输电系统,将柔性直流输电与直流电网结合,实现多电源供电及多落点受电,获得更好的通路冗余性和供电可靠性,该项目围绕高压大容量柔性直流输电及架空线直流电网的应用需求,开展适应大规模新能源接入的柔性直流电网关键技术研究,解决柔性直流电网系统集成设计以及工程示范应用方面的核心问题。

该项目研究取得了一系列技术创新和突破:(1)提出采用架空线路的“双极MMC+直流断路器”的柔性直流电网主接线方案,构建了协同新能源机组、柔直电网、耗能装置的源-网-荷互动能量管理体系,形成完整的高压大容量及架空线直流电网系统设计方法,并自主开发具有独立知识产权的柔性直流电网成套设计软件平台。(2)提出柔性直流电网轻型化主回路设计方案,实现IGBT阀、换流变压器等核心设备的关键参数优化,最大限度降低设备的器件需求和制造难度;提出柔性直流换流站用新型装置及金具优化设计方案,保障高压大容量柔性直流系统的安全稳定运行。(3)提出不依赖通信的直流电压偏差下垂控制、极控-阀控分级协调直流故障穿越等核心控制策略,构建高压大容量及架空线直流电网控制保护技术体系,实现了大规模新能源接入的柔性直流电网的灵活控制和稳定运行。

该项目共授权发明专利4项,实用新型专利10项,获得软件著作权3项,发表核心期刊论文21篇。研究成果经中国电机工程学会鉴定,结论为“整体技术居国际领先水平”。依托该项目成果完成的柔性直流工程成套设计方案,技术先进、经济性好,方案获得业主方好评。同时,该成果已被国内各设备制造厂家广泛采用,通过该成果优化成套设计方案,节约设备费用约3亿元,通过优化设备关键参数,实现设备国产化代替进口设备,节约费用约7亿元,经济效益巨大。

该成果的应用,进一步奠定了中国在柔性直流技术理论研究及工程实践领域的话语权,极大推动了柔性直流设备的国产化进程,实现了“中国创造”和“中国引领”。同时,该项目的研究大力推动了以风电、光伏为代表的新型可再生能源并网以及智能电网的建设进程,对促进中国能源资源的合理配置、构建清洁低碳的现代能源体系具有重要作用。

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