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    北極星輸配電網:披荊斬棘 堅實可靠|賽晶科技樹立柔直用直流支撐電容器“國貨”標準

    來源:北極星輸配電網


    “雙碳”目標下,隨著新能源向主力電源不斷的邁進,大規模新能源基地遠距離輸送已經成為國家能源結構轉型過程中的重中之重,而送受端的電網特性決定了,采用柔性輸電技術必不可少。

    根據全球能源互聯網發展合作組織《中國2030年前碳達峰研究報告》,2030年跨區輸電能力相較2020年將增加1.5億kW,按照柔直占比1/3估算,至2030年陸上柔直總投資也將達到1000億元。綜合來看,2021-2030年間,是我國柔直技術加快發展期,大基地送出方面柔直總投資將達到2000億元。

    自主 可控 | 披荊斬棘破除外資壟斷

    新能源的高質量發展,為柔性輸電帶來了巨大的市場空間,在柔性直流輸電技術中,其關鍵的柔直換流閥等關鍵設備中,電力電子器件對進口產品的依賴性較高,仍存在核心技術受制于人、國產化率偏低等問題,全國產化發展步履緩慢。

    以柔直換流閥用直流支撐電容器為例。作為關鍵元件之一的柔直換流閥用直流支撐電容器,直接決定了電容電壓的波動范圍,同時也會影響功率模塊器件的承壓水平,技術含量與可靠性要求非常高,通常此類產品多數均由國外廠商提供。

    柔性直流輸電用直流支撐電容器,也稱為DC-LINK電容器。其通過為直流電壓提供支撐、吸收波紋電流,實現穩定電壓和電流的作用,從而為系統穩定工作提供安全保障。

    為加快推進柔性直流輸電用直流支撐電容器的國產化和產業化,提升行業生產能力和技術水平。2021年9月《柔性直流輸電換流閥用直流支撐電容器》能源行業標準第一次起草工作組會召開,有44個單位的60余名代表參加此次會議。針對試驗分類、沖擊放電試驗、熱穩定性試驗、局部放電試驗、耐久性試驗、破壞試驗、自愈性試驗、恒定濕熱試驗等重點內容進行了討論。

    在上述標準起草工作組會議上,賽晶科技集團有限公司(以下簡稱“賽晶科技”)提出將端子與外殼間的局部放電試驗新增為直流支撐電容器的例行、型式試驗項目,并建議參照柔直實際運行工況,耐久性試驗條件改為交、直流電壓疊加考核。新增高溫下極限耐壓試驗,考核電容器在極限條件下的耐壓水平等建議,為標準的起草工作做了大量工作,促進了該標準制定進程。

    賽晶科技旗下子公司嘉善賽晶電容器有限公司(以下簡稱:嘉善賽晶電容器)技術研發負責人表示,“2017年起,賽晶科技就著力于柔直用直流支撐電容器技術的研發工作,在此過程中,賽晶科技憑借自身的研發實力化解了一個又一個難題。目前,賽晶科技國產柔直用直流支撐電容器首次應用了在杭州的柔性低頻輸電工程?!?/span>

    據嘉善賽晶電容器研發負責人介紹,在柔直用直流支撐電容器研制過程中,端子與外殼間的局部放電控制曾是一個難點。局部放電會以熱、光、聲等方式損失能量,同時還生成了大量活潑的化學基團與絕緣介質反應,導致絕緣介質的性能不斷降低,對高壓電力設備絕緣而言是一個巨大考驗。賽晶科技通過在工藝上不斷試錯、改進,最終總結了一套可以優化局放的工藝參數,將電容器的局放始終控制在一個優良的水平。目前公司柔直用直流支撐電容器已取得共6項專利。

    他進一步表示,“柔直換流閥用直流支撐電容器實現國產化后,不僅可以打破國外產品壟斷的局面,同時還可以讓產品價格回歸合理水平,有助于降低工程造價,節約國家投資?!?/span>

    堅實 可靠 | 全國產化助力新能源發電

    2022年6月,國家發展改革委、國家能源局等9部門聯合印發《“十四五”可再生能源發展規劃》。規劃提出,要開展深遠海海上風電規劃,同時還計劃推動近海規?;_發和深遠海示范化開發。

    此規劃一出,沿海風電開發迎來了新的市場機遇。據統計,沿海各省規劃的“十四五”海上風電開發目標超過5000萬千瓦,其中廣東、浙江、江蘇、山東省規劃體量較大,分別達到17GW、5GW、12.12GW、8GW??鄢?021年新增裝機的1448萬千瓦,還有超過3500萬千瓦新增空間。

    然而海上風電建設本來就技術難度大,從近海走向深遠海,難度系數更是成倍增加,如何通過技術創新推動風電場走向深海成為業內重點關注的待解難題。

    “風電場離岸距離越來越遠,如何最大限度的減少電能輸送?”

    據了解,海底電纜輸電的輸送距離與所采用的頻率成反比,15 Hz輸電頻率約可實現輸電距離300km左右,低頻輸電技術可以有效的解決中、遠距離海上風電的送出問題。

    為應對海上風電的快速發展,國家電網公司近年來也在積極探索柔性低頻輸電技術,國網浙江公司也先后在臺州、杭州等地開展示范工程建設。

    2021年5月,浙江杭州供電公司220千伏中埠-亭山柔性低頻輸電示范項目正式啟動,將實現浙江省內首個500千伏供區異步低頻互聯,為國際首創性技術。據悉,該項目通過在已建成的13.2千米的220千伏亭中輸電線路兩側建設換頻站,同構20Hz低頻互聯起富陽和蕭山南部兩大負荷中心。

    北極星電力網了解到,柔性低頻交流輸電技術是借助先進電力電子技術靈活選擇20赫茲頻率的新型輸電技術。與直流利用電力電子裝置將工頻50赫茲變成直流0赫茲類似,可以兼顧工頻交流系統組網靈活、電壓等級變換以及遠距離大容量輸送電力的優點,同時具備功率控制、電壓動態調整、異步電網互聯等柔性調控功能。

    嘉善賽晶電容器技術研發負責人表示,“十四五”是我國新能源實現跨越式發展的關鍵時期,杭州柔性低頻輸電示范工程的投運為新能源的輸送和消納積累了經驗,對助力能源綠色低碳轉型,實現碳達峰碳中和目標起到促進作用。項目首次應用了賽晶科技旗下嘉善電容的國產柔直用直流支撐電容器。項目的順利實施,不僅為賽晶科技在助力新能源發展方面積累了大量工作經驗,同時也將推動柔直用直流支撐電容器逐步走向完全國產化?!?/span>

    他進一步表示,杭州低頻輸電柔直電容器項目不僅是賽晶科技旗下嘉善電容第一個大批量交付項目,更是我國柔直用直流支撐電容器國產化的第一個批量項目。訂單內的千余臺直流支撐電容器已于2022年5月底前全部完成交付,電氣試驗合格率為100%。對于攻克技術難題打破技術壁壘,助力我國電力產業擺脫關鍵部件進口依賴,改變核心技術長期受制于人的局面,賽晶科技信心十足。

    寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來。隨著張北、昆柳龍、舟山以及南澳島等多項高壓柔性輸電工程的建成投運,我國已在工程應用中積累了大量經驗,柔性輸電技術已從實驗室走向現實,并處于國際前列。未來,隨著“雙碳”目標逐步深入,風電、光伏等新能源大范圍并網消納,柔性輸電技術發展空間必將更為廣闊,以賽晶科技為代表的國產化柔性輸電設備生產企業必將獲得更大市場機遇。


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