7月2～3日，第十八屆IET交直流輸電國(guó)際會(huì)議（ACDC2022）在線舉辦。本屆會(huì)議由英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)（IET）、清華大學(xué)聯(lián)合國(guó)網(wǎng)山東省電力公司共同主辦。參會(huì)者圍繞先進(jìn)交直流輸電技術(shù)支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的主題，分享了最新研究成果，針對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)與發(fā)展前景進(jìn)行了交流。多位專家就新型電力系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、柔性低頻交流輸電、智能傳感等主題作主旨報(bào)告。

交直流輸電技術(shù)支撐新能源消納，柔性低頻交流輸電進(jìn)入示范應(yīng)用

交直流輸電技術(shù)是保證大規(guī)模新能源在大范圍內(nèi)高效匯集、靈活傳遞及分散消納的重要手段，是支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)發(fā)展，我國(guó)已建成目前世界上最先進(jìn)的特高壓交直流混聯(lián)大電網(wǎng)。

中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)家電網(wǎng)有限公司一級(jí)顧問(wèn)陳維江在會(huì)上結(jié)合交直流輸電技術(shù)的各自特點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了柔性低頻交流輸電技術(shù)。“直流輸電適用于遠(yuǎn)距離大容量電能輸送，損耗低、潮流可控性好，但不足在于沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，故障開斷、變壓相對(duì)困難；工頻交流輸電的突出優(yōu)勢(shì)是組網(wǎng)靈活，易于實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)的變換，缺點(diǎn)在于遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)傳輸損耗較高。”陳維江院士介紹，“如果借鑒直流輸電頻率變換的思路，借助交流輸電零點(diǎn)開斷的優(yōu)勢(shì)，我們可以探索一種新型輸電方式，通過(guò)電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率變換，選擇0～50赫茲范圍內(nèi)的合適頻率，來(lái)提升系統(tǒng)的輸送容量、距離和潮流控制能力，彌補(bǔ)工頻交流和直流輸電方式的不足，這就是柔性低頻交流輸電技術(shù)，可應(yīng)用于大規(guī)模新能源匯集、城市電網(wǎng)分區(qū)柔性互聯(lián)等場(chǎng)景。”

2021年10月，我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模首次超越英國(guó)，躍居世界第一。發(fā)展海上風(fēng)電已成為我國(guó)推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要舉措之一。多個(gè)重點(diǎn)省份確定了大規(guī)模海上風(fēng)電開發(fā)計(jì)劃，并由幾十千米的近海向百千米左右的中遠(yuǎn)海推進(jìn)。

陳維江院士認(rèn)為，柔性低頻交流輸電在海上風(fēng)電送出場(chǎng)景中將成為工頻交流和直流輸電的有益補(bǔ)充。工頻交流輸電是國(guó)內(nèi)外近海風(fēng)電場(chǎng)的主要送出方式，直流輸電適用于大容量、遠(yuǎn)距離的遠(yuǎn)海風(fēng)電送出。而介于近海與遠(yuǎn)海之間的區(qū)域，柔性低頻交流輸電是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)的方案。

“柔性低頻交流輸電技術(shù)在浙江電網(wǎng)已有示范工程應(yīng)用，臺(tái)州35千伏柔性低頻輸電示范工程已于今年6月投運(yùn)。該工程實(shí)現(xiàn)了大陳島電網(wǎng)與大陸主電網(wǎng)柔性互聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)電低頻送出。”浙江電力科學(xué)研究院高級(jí)工程師裘鵬介紹，在杭州，國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司正在建設(shè)一個(gè)220千伏柔性低頻輸電示范工程，該工程可實(shí)現(xiàn)不同供區(qū)之間的柔性互聯(lián)。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要大力發(fā)展電力電子技術(shù)

電力電子技術(shù)已在能源電力、交通、生活等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是現(xiàn)代能源轉(zhuǎn)換的核心技術(shù)之一。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的大背景下，電子電子技術(shù)在新能源發(fā)電和直流輸配電等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

基于新型電力系統(tǒng)的特征和概念情景，大規(guī)模新能源電源并網(wǎng)將對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。中國(guó)工程院院士、中國(guó)南方電網(wǎng)公司專家委員會(huì)名譽(yù)主任委員李立浧認(rèn)為，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的電力電子變換器在服務(wù)大規(guī)模新能源電源安全并網(wǎng)的過(guò)程中能起到關(guān)鍵作用，這給電力電子技術(shù)帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間。他提出，未來(lái)要在高性能電力電子器件、構(gòu)網(wǎng)型電力電子變換器、智能化電力電子設(shè)備、柔性直流輸電和柔性直流電網(wǎng)4個(gè)方面持續(xù)開展創(chuàng)新實(shí)踐，研發(fā)硬核技術(shù)。

“在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過(guò)程中，電力系統(tǒng)將從剛性向柔性發(fā)展，與數(shù)字化、信息化、智能化特征融合，逐步成為全面可見(jiàn)、可知、可控的透明電力系統(tǒng)。整個(gè)能源領(lǐng)域電能占比將大幅提高，實(shí)現(xiàn)電能多元化轉(zhuǎn)換，構(gòu)成泛電氣化能源電力系統(tǒng)。直流輸電與電力電子技術(shù)將在其中扮演重要角色。”李立浧表示，直流輸電和電力電子技術(shù)作為電力領(lǐng)域的重要技術(shù)分支，必須適應(yīng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的需求，堅(jiān)定不移朝著這一目標(biāo)發(fā)展。

西安交通大學(xué)教授劉進(jìn)軍認(rèn)為，我國(guó)輸配電系統(tǒng)正在面臨革命性的變化，其中，電力電子化是一個(gè)主要特征。電力電子相關(guān)和交叉學(xué)科的技術(shù)研究和發(fā)展在新時(shí)期遇到了許多機(jī)遇，比如輸配電系統(tǒng)功率變換產(chǎn)品的規(guī)格、可靠性和工藝在不斷提升，損耗、成本和體積在不斷下降。“在這些機(jī)遇中，也出現(xiàn)了許多具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，比如可靠性、即插即用的組網(wǎng)架構(gòu)等，這些都需要通過(guò)電力電子工程師與非電力電子工程師的合作來(lái)解決。”劉進(jìn)軍說(shuō)。

電力電子器件和智能傳感技術(shù)助推輸配電系統(tǒng)轉(zhuǎn)型

高性能電力電子器件是輸配電系統(tǒng)功率變換的核心，智能傳感是輸配電系統(tǒng)信息采集、實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)。在會(huì)上，業(yè)內(nèi)專家針對(duì)第三代功率半導(dǎo)體的研制進(jìn)展、新型功率半導(dǎo)體器件和微型電流電壓傳感器的研制及應(yīng)用進(jìn)行了分享和交流。

“碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求能源利用清潔、可靠、可持續(xù)，預(yù)計(jì)到2030年我國(guó)可再生能源發(fā)電占比將超過(guò)59%，電網(wǎng)運(yùn)行面臨包括間歇性可再生能源比重高、電力電子比重高、負(fù)荷隨機(jī)增加、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葐?wèn)題。為了支持高比例可再生能源電力系統(tǒng)的建設(shè)，柔性交流輸電和高壓直流輸電等技術(shù)變得越來(lái)越關(guān)鍵。”浙江大學(xué)教授盛況在會(huì)上表示，間歇性可再生能源的利用需要高效率的電力電子變換器，而功率半導(dǎo)體器件是功率變換系統(tǒng)的核心，功率半導(dǎo)體器件電壓阻斷能力和電流傳導(dǎo)能力的提升是減少系統(tǒng)復(fù)雜度、體積和成本的關(guān)鍵。

盛況介紹了目前第三代功率半導(dǎo)體的研究進(jìn)展，他表示，10千伏以上高壓4英寸碳化硅二極管已經(jīng)商品化， 22千伏以上高壓4英寸碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管已研制成功，下一步的挑戰(zhàn)在于如何進(jìn)一步提升高壓碳化硅器件的工藝水平、良品率和可靠性。

西安西電電力系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理婁彥濤在會(huì)上闡述了新型功率半導(dǎo)體器件集成門極換流晶閘管的應(yīng)用。“與目前在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）相比，集成門極換流晶閘管（IGCT）具有大容量、高可靠、低損耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)，但也存在驅(qū)動(dòng)功率大、開關(guān)頻率低等不足。”他表示，直流電網(wǎng)中高壓大容量電力電子設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，很大程度上規(guī)避了IGCT工作頻率低、驅(qū)動(dòng)功率大的劣勢(shì)。隨著高壓大功率IGCT器件的發(fā)展，基于IGCT的電力電子設(shè)備將在支持能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的過(guò)程中發(fā)揮作用。

“傳感技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息采集、數(shù)字化的基礎(chǔ)，可助力在現(xiàn)有智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建更加可觀測(cè)、可分析、可預(yù)測(cè)、可控的數(shù)字化電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)全景信息的深度感知。該技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋了整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)，能夠極大地促進(jìn)能源和信息的流動(dòng)，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。”清華大學(xué)教授何金良說(shuō)。