智能电网运行与控制课题组
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思构课题组助力特变电工成功中标世界首个特高压混合直流输电工程(乌东德送电广东广西直流工程)

作者:文劲宇,鲁晓军;审核:陈霞 ;发布:周博发表时间:2018-09-07本文访问量:

特变电工新能源公司柔性直流产品线总监、国家专家林卫星博士系思构课题组杰出毕业生。思构课题组与特变电工新能源公司保持着良好的合作关系。应林博士之邀,20186月至8月,思构课题组左文平博士后、鲁晓军博士后前往西安特变电工新能源公司参与到昆柳龙工程的投标准备工作中。两位博士后先后参与了换流阀控制保护逻辑设计、换流阀系统设计、过电压与绝缘配合、启动电阻设计、换流阀谐波稳定性分析等内容,与特变电工柔性直流产品线团队通力合作,在标书准备过程中发挥了重要作用。经过四十多个日夜的奋战,最终圆满完成此行目的,助力特变电工新疆新能源公司成功中标昆柳龙工程直流主设备。

思构课题组长期在直流输电与直流电网领域开展研究,在直流输电换流站拓扑、高压直流断路器、直流变压器、柔性直流电网建模、直流电网运行与控制、柔性直流输电的成套设计等方面取得了多项成果。

1998年,文劲宇博士进入河南许继电气公司博士后工作组工作,主持研制了我国首条双极海缆直流输电微机站控系统,于2002年投入上海至嵊泗±50kV直流输电工程运行,填补了当时国内空白;同时带领团队建立了基于RTDS的直流输电系统的实时数字仿真系统,为直流输电二次设备的研究、开发、生产和调试提供了先进高效的工具。2000年,许继公司被国家指定为引进国外超高压直流输电控制保护技术的两家企业之一,文劲宇作为许继公司的代表,赴西门子公司德国总部进行技术方案探讨,以及国产化示范工程——西北-华中电网灵宝背靠背直流联网工程的总体方案联合设计,圆满完成了任务。

2003年文劲宇回到学校工作,带领课题组开始了基于电压源型换流器VSC和模块化多电平换流器MMC的新型直流输电技术研究。针对大规模新能源并网传输的问题,2011年提出了结合电流源换流器LCC和电压源型换流器优点的MMC Plus技术,后获得了中国和美国专利授权,其同型技术将被应用到国家电网白鹤滩混合直流输电工程。针对柔性直流输电系统难以应对直流故障的问题,2013年提出了自阻型MMC子模块拓扑,该拓扑获得2015年首届中国电机工程学会直流输电与电力电子创新杯大赛全国二等奖与GE基金会科技创新大赛全国三等奖(电气学科唯一获奖项目)。针对高压直流断路器造价高昂的问题,提出了一种电容换流型直流断路器拓扑,该拓扑在具备高可靠性与速动性前提下大大降低直流断路器的成本,获得了第二届中国电机工程学会“直流输电与电力电子创新杯大赛”全国二等奖。2014年,创造性地提出了直流自耦变压器DC AUTO,通过将换流器串联组合来互联若干不同电压等级的高压直流输电系统,互联功率可以通过两级交流/直流变换和直流系统之间的直接电气链接传输,显著降低了所用换流器的总容量和运行损耗,在未来直流电网中具有良好应用前景。课题组还开发了大容量两端柔性直流输电成套设计软件”,该软件具备主回路参数设计、主回路状态计算、损耗计算、过电压计算与可靠性计算功能,已用于厦门柔直工程和云南鲁西背靠背工程的设计计算。

特变电工此次中标的乌东德(昆柳龙)工程直流主设备柔性直流换流阀,采用的就是思构课题组的适用于架空线柔性直流输电的混合型主动换流阀拓扑和技术,乌东德工程也是世界上首个采用混合型主动换流阀技术的高压直流输电工程。2015年,思构课题组首次提出无闭锁架空柔性直流输电系统拓扑及系列控制技术,2016年,在课题组林卫星博士带领下,与特变电工合作研制成功国内首套±10kV 架空柔性直流输电背靠背样机,验证了拓扑与控制技术的有效性。林卫星博士随后加盟到特变电工并担任柔直产品线总监,带领团队于2017年研制出全球首套±800kV/5000MW特高压柔性直流输电换流阀,成功通过中国电机工程学会产品技术鉴定,研究成果获得人民日报、国家工信部等国内众多媒体的报道。20189月,该技术成功中标世界首个特高压混合直流输电工程(乌东德送电广东广西),将助力解决我国新能源的消纳问题。

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课题组成员在特变电工新能源公司(左起:鲁双杨,左文平,林卫星,鲁晓军)

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课题组成员与特变电工新能源公司柔直产品线团队



特变电工新疆新能源股份有限公司成功中标昆柳龙工程直流主设备

来源:特变电工新能源公众号 编辑:鲁晓军 审核:陈霞

201895日,经过多日公示,乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(简称 昆柳龙工程)直流主设备的中标候选人全部确定,其中,特变电工新疆新能源股份有限公司成功中标3:柔性直流换流阀及阀冷却系统(柳北极 1,这是特变电工新能源公司研制成功世界首个特高压柔性直流换流阀后,首次实现产业化落地,将有助于改变我国能源输送的格局。

20175月,特变电工新能源公司与中国南方电网合作开发,研制成功了世界首个±800kV/5000MW特高压柔性直流输电换流阀(如下图所示),首次将柔性直流输电技术由超高压提升至特高压电压等级,开创了基于架空线的特高压柔性直流输电工程应用新局面。

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特变电工新能源公司柔性直流换流阀阀塔

为此国家重点示范工程,特变电工新能源公司组建了以国家专家为首,10年以上电力电子资深专家为骨干的技术团队,投入过亿元持续专注柔性直流输电领域的研发与产业化落地工作。针对柔性直流输电应用于高压、大容量、远距离、架空线的应用需求,提出了新一代无闭锁架空柔性直流输电技术,系统地解决了柔性直流输电应用于架空直流输电线路存在的行业共性难题,研制成功了业内首套架空柔性直流输电样机、常规直流-柔性直流混合直流输电样机、高低阀串联型柔直样机、IGBT双脉冲测试平台、功率模块测试平台、功率模块自老化平台、换流阀阀段运行与短路实验平台、±800kV柔直换流阀阀控系统工程样机、±10.5kV/60MW柔直换流阀原型样机等多个样机或装备研制平台并完成了系列实验,有力地支撑了昆柳龙直流工程的方案设计。


昆柳龙工程简介:

该工程西起云南昆北换流站,东至广西柳北换流站、广东龙门换流站,采用±800千伏三端混合直流输电技术,线路全长1489千米,输送容量800万千瓦,是国家特高压多端直流示范工程,将具备四项世界之最:迄今为止世界上容量最大的特高压多端直流输电工程、世界上首个特高压多端混合直流工程、世界上首个特高压柔性直流换流站工程、世界上首个具备架空线路直流故障自清除能力的柔性直流输电工程。工程计划于2020年投产送电,2021年全部建成投产,届时将增加云南水电800万千瓦的通道送电能力,年送电量超过320亿千瓦时。云南清洁水电可直接输送到广东、广西的负荷中心。