【国家电网】践行“双碳”_目标_特高压+柔直技术深入创新_31页_5mb

报告摘要

践行“双碳”目标特高压+柔直技术深入创新总结

核心内容

特高压输变电技术是中国在能源领域实现“双碳”目标的重要支撑，国家电网公司已建成17交16直特高压工程，线路总长4.9万公里，变电容量达4.4G千瓦，年送电3万亿千瓦时。该技术在减少煤炭、二氧化碳、二氧化硫和氮化物排放方面发挥了重要作用，减煤13.5亿吨，减二氧化碳24.4亿吨，减二氧化硫2400万吨，减氮化物2115万吨。

在能源转型背景下，特高压技术不断升级，结合柔性直流（柔直）技术，实现了更高效、更安全、更环保的输电能力。国家电网公司通过一系列示范工程，推动了特高压与柔直技术的融合发展，为高比例可再生能源接入电网提供了技术保障。

主要观点

特高压输电技术是实现“西电东送”战略的关键，具备大容量、远距离、高效率的特点。
随着新能源装机容量的提升，现有电网面临输送能力受限和暂态稳定问题，特高压+柔直技术是应对这些挑战的重要手段。
特高压升级版在容量、绝缘、防火、消防等方面进行了全面优化，提升了系统运行的安全性和可靠性。
柔性直流输电技术采用全控型器件，实现了有功和无功的独立控制，具有更高的灵活性和可控性，是未来电网升级的重要方向。

关键信息

一、特高压升级版取得的技术成就

容量提升：特高压直流工程输送容量从640万提升至1200万千瓦。
电压提升：直流电压从±800千伏提升至±1100千伏。
距离拓展：输送距离达到3000公里以上。
系统配置：交流特高压构建了山东环网、华东双环网、华北骨干网架。
设计裕度：
- 阀侧套管通流能力提升至6250A。
- 干弧长度提升至8.7米。
- 高海拔地区外绝缘修正采用三档分类，取上限进行设计。
消防系统升级：换流站建筑耐火时间达3小时以上，配置了CAFS喷淋、消防炮及室外消火栓灭火系统，消防水池容量满足13小时用水需求。
防爆设计：研究了可开启的新型换流变BOX-IN，采用热熔材料和铰链结构，实现压力释放和防坠网功能。
阀厅封堵抗爆提升：采用不锈钢硅酸铝复合板+龙骨+不锈钢复合岩棉板封堵方案，通过了5mx5m尺寸3小时烃类升温曲线耐火试验。
降噪设计：研制了低噪声电容器，采用弹簧减振器、共振吸声器、隔声腔和吸音材料，提升了电容器运行的降噪能力。
高海拔换流阀优化：研究了晶闸管在高海拔下的宇宙射线、短间隙放电、污闪电压、对流换热等特性变化，修正晶闸管串联数25%，提升了高海拔地区的运行能力。

二、能源转型形势下特高压+柔直新技术

柔性直流技术特点：
- 可实现有功和无功独立控制。
- 具备高度的可控性和灵活性。
- 适用于间歇性、波动性新能源的接入。
柔性直流技术应用：
- 国家电网公司通过南汇、舟山、厦门、渝鄂、张北等工程积累了柔性直流输电技术经验。
- 南方电网公司完成了南澳、鲁西、昆柳龙、大湾区背靠背等柔直工程。
柔直技术创新突破：
- 研制了4500V/3000A压接式IGBT器件，突破了大容量柔直输电的技术瓶颈。
- 实现了柔直换流阀的年失效率低于0.3%，平均能量可用率超过94%。
- 成功研制了世界首批500千伏直流断路器，3毫秒开断25千安直流短路电流，解决了直流组网中的关键问题。
混合级联直流输电创新突破：
- 白江工程采用LCC与VSC混合级联拓扑结构，兼顾了常规直流和柔直技术优势。
- 实现了±800kV/8GW输送容量，送电距离≥2000公里，损耗0.6%-0.75%，投资650元/kW，运行可靠性≥98%。
- 混合级联技术有效解决了多落点供电和受端多馈入直流带来的安全稳定问题，提升了系统运行的灵活性和稳定性。
- 首次提出并研制了可控自恢复消能装置，解决了系统功率盈余下的过电压抑制和故障穿越难题。