?2018年12月25日，迄今為止世界容量最大、電壓等級最多、采用諸多原始自主創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)的多端柔性直流配電網(wǎng)工程——珠海唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程成功投運(yùn)！清華大學(xué)多項創(chuàng)新技術(shù)獲應(yīng)用！

工程概述

珠海唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程建設(shè)是依托國家能源局首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項目進(jìn)行，是中國建設(shè)直流配電網(wǎng)、推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要探索。

2016年7月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于組織實施“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項目的通知》，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局申請的“支持能源消費(fèi)革命的城市-園區(qū)雙級‘互聯(lián)網(wǎng)+’智慧能源示范項目”獲批成為首批55個示范項目之一，并被南方電網(wǎng)公司列為智能電網(wǎng)重點(diǎn)建設(shè)項目。

示范項目按照兩級（園區(qū)-城市）雙核（唐家、橫琴）開展“基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)智能升級”、“能源與信息的深度融合”、“多能協(xié)同”、“智慧用能新模式”四大主題示范建設(shè)，打造“基礎(chǔ)設(shè)施智能化”、“信息流動充分化”、“生產(chǎn)消費(fèi)互動化”的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

此次成功投運(yùn)的唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程，是該示范項目“基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)智能升級”最為關(guān)鍵的部分，是國際首個±10kV、±375V、±110V多電壓等級多端柔性直流配電網(wǎng)工程，也是目前世界容量最大的柔性直流配電網(wǎng)工程。

唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程由雞山1換流站（10MW）、雞山2換流站（10MW）、唐家換流站（20MW）采用地下電纜相連接，接入唐家灣科技園的風(fēng)、光、儲、充以及多元直流負(fù)荷，構(gòu)成多端多層級、可網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的±10kV/40MW柔性直流配電網(wǎng)，實現(xiàn)了多個交流變電站的直流柔性互聯(lián)和備用功率支撐，提高了系統(tǒng)供電可靠性。

珠海唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程的成功投運(yùn)是廣東電網(wǎng)公司珠海供電局推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項目的重要里程碑，項目全面建成后，可實現(xiàn)示范區(qū)內(nèi)多能流協(xié)同能量管理、新能源和儲能靈活接入、需求側(cè)主動響應(yīng)、多能源靈活交易、能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，良好構(gòu)建起面向能源消費(fèi)革命、具有廣泛示范意義的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源新模式，為國家能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略落地提供生動示范樣本。

清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院直流研究中心參與了工程系統(tǒng)規(guī)劃、架構(gòu)設(shè)計、工程專題、核心技術(shù)研究、關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)，突破了柔性直流配電網(wǎng)成套設(shè)計技術(shù)，自主創(chuàng)新研發(fā)了多套±10kV直流核心裝備，包括三端口直流斷路器、IGCT交叉箝位型換流閥。無論定制IGCT器件、裝置原理拓?fù)湎冗M(jìn)性，還是系統(tǒng)電壓等級與容量均達(dá)到目前國際最高參數(shù)水平，攻克了柔性直流配電網(wǎng)關(guān)鍵裝備研制難關(guān)！

突破柔性直流配電網(wǎng)成套設(shè)計技術(shù)

雖然國內(nèi)外在柔性直流配電系統(tǒng)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)研究和實驗系統(tǒng)、示范工程已逐步開展，但大都處于一般性探索階段，并未對其規(guī)劃設(shè)計、協(xié)調(diào)控制和控制保護(hù)等問題進(jìn)行深入的研究，缺乏實際應(yīng)用工程。相比于設(shè)計已經(jīng)典型化、序列化的交流輸配電工程，柔性直流配電設(shè)計是個性化的定制過程，其技術(shù)核心就是成套設(shè)計。

為了實現(xiàn)柔性直流配電網(wǎng)的工程示范應(yīng)用，直流研究中心集合清華直流領(lǐng)域的優(yōu)勢科研力量和技術(shù)開發(fā)力量，聯(lián)合廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司、廣東省電力設(shè)計院，對柔性直流配電技術(shù)開展全面攻關(guān)，并借鑒特高壓直流工程成套設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合柔性直流配電技術(shù)特點(diǎn)，開展了針對系統(tǒng)接入、主回路參數(shù)設(shè)計、絕緣配合設(shè)計、控制保護(hù)方案等關(guān)鍵技術(shù)的專項攻關(guān)，突破了大容量、多電壓等級柔性直流配電網(wǎng)的成套設(shè)計技術(shù)。

由直流研究中心參與設(shè)計世界上配送容量最大、電壓等級最多、技術(shù)最復(fù)雜的柔性直流配電網(wǎng)工程———珠海唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程的成功投運(yùn)和多項首創(chuàng)技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著我國在柔性直流配電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國際引領(lǐng)。

世界首套±10kV三端口直流斷路器

唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程首次開發(fā)并應(yīng)用了國際領(lǐng)先水平的±10kV三端口直流斷路器，由直流研究中心研發(fā)、山東泰開高壓開關(guān)有限公司制造。該±10kV三端口直流斷路器可滿足工程對斷路器提出的所有要求，具有開斷迅速、可靠性高、可控性強(qiáng)、支持快速重合閘、運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，可實現(xiàn)多端換流站的聯(lián)絡(luò)及一端或兩端故障快速隔離，從而保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

該斷路器的拓?fù)鋭?chuàng)新亮點(diǎn)是：結(jié)合耦合負(fù)壓型混合式直流斷路器拓?fù)浼岸喽丝谥绷鲾嗦菲魍負(fù)洌稍谥绷鲾嗦菲魉B接的任一線路發(fā)生故障時，將故障電流轉(zhuǎn)移至一個“共用”主斷開關(guān)后實現(xiàn)多路協(xié)調(diào)開斷，可減少電力電子器件數(shù)量30%以上，有效降低直流斷路器的體積和制造成本。

世界首套IGCT交叉箝位型換流閥

唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程首次采用直流研究中心提出、北京四方繼保自動化股份有限公司開發(fā)制造的IGCT交叉箝位型換流閥。該換流閥基于常規(guī)半橋電路拓?fù)?，在兩個相鄰的IGBT子模塊之間串聯(lián)接入一個IGCT交叉箝位電路，可實現(xiàn)微秒級故障電流開斷，且可快速恢復(fù)運(yùn)行，大大縮短系統(tǒng)重新投運(yùn)時間。

該裝置的創(chuàng)新亮點(diǎn)是：應(yīng)用清華大學(xué)與西安派瑞公司合作自主研發(fā)的定制化IGCT器件，實現(xiàn)導(dǎo)通壓降最小化，低達(dá)0.9V。相較于全橋拓?fù)鋼Q流閥，含IGCT交叉箝位的半橋拓?fù)鋼Q流閥主要優(yōu)點(diǎn)是功率模塊體積小，整機(jī)屏柜緊湊，占地面積小，整機(jī)損耗小，是目前額外損耗最小的直流故障清除MMC方案。

結(jié)語

珠海唐家灣三端柔性直流配電網(wǎng)工程的成功投運(yùn)彰顯了清華大學(xué)在柔性直流配電領(lǐng)域的系統(tǒng)研究、工程設(shè)計、設(shè)備集成等核心技術(shù)實力，為我國柔性直流配電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行打下了堅實理論和實踐基礎(chǔ)。