日前,粤港澳大湾区直流背靠背东莞工程投产,这标志着世界首个异同步背靠背工程——粤港澳大湾区直流背靠背电网工程正式投产。以粤港澳大湾区直流背靠背电网工程为代表的广东目标网架工程建成后,将从根本上化解广东电网短路电流超标、多直流落点风险、大面积停电三大问题,显著提升广东电网电力供应和配置能力。预计2022年将支撑西电东送电量不低于1883亿千瓦时,广东省东西部电力交换能力由410万提升至1000万千瓦。

分为广州工程和东莞工程两部分

粤港澳大湾区是华南电力负荷最为集中的区域——珠三角地区负荷占广东全省负荷的77%。广东正规模化开发海上风电,推动项目集中连片开发利用,打造粤东、粤西千万千瓦级海上风电基地,支撑可再生能源快速发展。具有随机性、间歇性、波动性特征的新能源将大规模并网、分布式能源系统、电动汽车、储能等交互式能源设施广泛接入,将从发输配用各个环节深刻影响电力系统运行。连接不同区域电网的柔性直流背靠背工程,应用世界最先进的柔性直流技术,为广东电网安全稳定运行提供重要支撑。

粤港澳大湾区直流背靠背电网工程主要分为两个部分:一是广州工程,连接珠西北区域电网、珠东北区域电网；二是东莞工程,连接珠西南区域电网、珠东南区域电网。

工程建成后,在大湾区内部,原本连成一片的大电网将分解为多个不同步的小区域电网,彼此之间有“防火墙”避免“火烧连营”:一个小区域出现故障,可以快速隔离,将停电控制在小区域。在大湾区外部,还将在粤东、粤西之间建设柔性直流背靠背工程,实现广东东西互联,再将大湾区电网、粤东、粤西分割成三个彼此联通、但互不影响的区域电网。

“就是把交流电力系统通过直流实现相互独立联网,就像‘背靠背’的两个人平时‘彼此支援’,遇到无法排除的故障‘随时放手’,避免大面积停电。”南方电网广东电网基建部总经理庞鹏表示,据测算,以粤港澳大湾区直流背靠背电网工程为标志的系列工程全部投产后,粤港澳大湾区的供电能力将提升80%。

IGBT器件国产化比例提升至50%

该工程实现了一系列技术突破与创新,也应用了各种新式设备。“粤港澳大湾区直流背靠背电网工程涉及行业上下游企业近200家,仅电网设备领域,工程建设就将带动上下游供应链约80亿元。”广东电网公司基建部项目管理科经理王流火表示。　

值得一提的是,该工程首次实现工程应用绝缘栅双极型晶体管(以下简称IGBT)器件国产化比例大幅提升至50%,彻底解决以往工程中IGBT进口依赖的难题。IGBT是能源变换与传输的核心器件,被誉为电力电子装置的“CPU”。

南方电网公司的技术攻关团队在国内首次研制出了全国产柔性直流换流阀阀段,实现了柔性直流换流阀核心组件包括IGBT、电容器、IGBT驱动板、二次板卡芯片的完全自主可控,并在该工程实现首次试用。

该产品的成功研制及创新应用,解决了柔性直流换流阀关键元器件、零部件依赖进口的“卡脖子”难题,实现“0到1”的突破,推动柔性直流技术自主可控的跨越式发展,提高了我国电工装备制造业的核心竞争力。　

打造一个生态环保智能换流站

东莞工程在世界上容量最大的柔性直流输电用变压器上实现了损耗率最低、能效等级最高。整个工程单台柔直变压器容量达到575兆伏安,东莞工程设备的负载损耗小于760千瓦,满载损耗1.55‰,达到等效容量的一级能效水平。“整个工程12台变压器,相当于一年节省3000万度电,每年减少3万吨二氧化碳排放量,为实现“双碳”目标贡献力量。”东莞工程项目经理吴轲介绍道。

粤港澳大湾区直流背靠背电网工程在数字化方面也做了一些有益的探索。基建过程中打造了国内首个贯穿全生命周期的三维场景智能运维换流站,系统将融合基建关键数据及换流站站端实时运维数据,实现三维空间场景的智能操作、智能巡视、智能安全、智能检修等应用。

这一系列的创新,都将把粤港澳大湾区直流背靠背电网工程打造成生态环保智能的换流站。

文/梁锦弟 欧阳逸雪 顾萱 陈振良

编辑/倪家宁