国家电网：2024江苏电网“嵌入式”直流系统控制保护技术研究及应用报告_31页_12mb

报告摘要

江苏电网“嵌入式”直流系统控制保护技术研究及应用总结

核心内容

江苏电网作为能源消费大省，面临用电量和负荷快速增长的压力。为应对这一挑战，江苏电网积极探索“嵌入式”直流系统建设，旨在提升现有输电通道的利用效率，实现新能源的高效消纳和区域负荷的灵活供电。通过“交改直”技术，江苏电网将部分交流线路改造为直流线路，形成多个独立的直流输电系统，以增强电网的灵活性、可控性和安全性。

主要观点

江苏电网发展需求：
江苏电网“十三五”期间新能源并网装机比重上升至23%，预计到2025年和2030年，新能源装机容量将分别达到2.1亿千瓦和2.9亿千瓦，占比提升至42%和52%。同时，最高用电负荷预计分别达到1.5亿千瓦和1.7亿千瓦。
电网结构挑战：
江苏电网南北源荷分布不均，呈现“北电南送”格局。过江断面是关键的输电通道，2030年预计存在约600~700万千瓦的输电缺口，需提升过江通道的输电能力。
嵌入式直流工程概况：
扬镇直流工程依托现有五峰山220千伏交流大跨越，利用“交改直”技术，将原有2回交流线路改为3回直流线路，形成3个独立的直流系统。工程分三期建设，一期已投运，二期和三期分别接入淮安和盐城北部的新能源基地，送至镇江及南京负荷中心。
控制保护特点：
扬镇直流工程采用“对称单极”拓扑结构，无单极运行方式，直流侧整流侧不接地，逆变侧中点性直接接地。同时，采用“控零压”策略，实现故障线路穿越重启期间健全极带功率持续运行。
交流保护影响：
嵌入式直流接入对交流保护产生显著影响，尤其是在短路电流、阻抗特征和保护判据方面。直流系统在交流电网故障时表现出弱馈和负序等值阻抗为阻容性，导致比相式距离保护出现区内拒动和区外误动问题。

关键信息

扬镇直流工程：
- 一期工程采用LCC换流阀，输送容量120万千瓦，电压等级±200千伏。
- 二期工程送端采用LCC，受端采用SLCC，三期工程进一步拓展SLCC和VSC的应用。
- 工程采用故障极“控零压”策略，实现故障穿越重启期间健全极持续运行。
苏通GIL直流工程：
- 利用苏通GIL综合管廊断面铺设直流电缆，建设3回独立直流系统，输送容量600MW-1200MW，电压等级±400千伏。
- 采用对称单极拓扑结构，无接地极，提升东部过江通道输电能力，解决新能源外送难题。
控制策略优化：
- 为解决高阻接地故障时线路低电压保护拒动问题，扬镇直流工程采用自适应电流控制策略，选择正、负极电流较小者作为控制对象，确保故障支路电流减小至0.1pu，从而触发低电压保护。
- 优化纵差保护与站接地过流保护的时序，使纵差保护先于站接地过流保护动作，提高系统故障重启能力。
技术经济性：
嵌入式直流工程在技术上创新，经济上具有显著优势，通过“交改直”充分挖掘现有输电通道潜能，实现高质量发展。

前景与展望

挖潜增效：
嵌入式直流建设方案通过“交改直”技术，有效提升现有输电通道的利用效率，为国内电网发展难题提供创新性解决方案。
转型升级：
嵌入式直流技术有助于构建灵活可控的高效输电通道，推动电网向交直流混联模式升级，适应“双碳”目标下的能源结构变化。
技术挑战：
嵌入式直流系统对交流保护的影响显著，需在控制策略、保护判据和系统阻抗特性等方面进行深入研究和优化，以确保系统安全稳定运行。

建设方案

秋藤背靠背直流工程：
在南京西环网建设4组60万千瓦背靠背直流单元，提升区域供电能力。
建宁西路直流工程：
利用建宁西路过江隧道预留电缆，建设输送容量为600MW的两端直流或背靠背直流系统，缓解晓庄南送和龙王山外送断面压力。
和燕路直流工程：
一期由南京江北电网通过±200kV直流向西环网输送600MW功率，二期新增±400kV、1200MW直流，实现宿迁、淮安新能源富余电力直接送至南京江南电网。