大容量SVG可靠併網與提升綠色電能消納關鍵技術及工程應用

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大容量SVG可靠併網與提升綠色電能消納關鍵技術及工程應用大容量SVG可靠併網與提升綠色電能消納關鍵技術及工程應用，由於我國水電、新能源等綠色電源與負荷中心分布不均，要實現電力供需平衡，必須提升特高壓遠距離及跨省跨區輸電能力，以此來加強不同區域電網之間的互供和電力支援力度。

目錄

一、背景

1.技術應用所屬行業特點、機遇與挑戰

由於我國水電、新能源等綠色電源與負荷中心分布不均，要實現電力供需平衡，必須提升特高壓遠距離及跨省跨區輸電能力，以此來加強不同區域電網之間的互供和電力支援力度。然而，綠色電能通過遠距離傳輸至負荷中心，源側功率隨氣候及季節波動性較強，需要進行動態無功電壓調節；另外，受網架結構影響，部分省間輸電斷面電壓穩定水平較低，在突發乾擾情況下，會引發低電壓甚至電壓崩潰，導致省間斷面輸電能力受限，嚴重製約綠色電能消納。

2.技術應用所解決的行業難點、熱點問題，必要性及重要意義

解決綠色電能消納過程中，遠距離傳輸電壓波動及省間斷面電壓穩定問題的有效解決手段是在電網關鍵節點加裝大容量靜止無功發生器，它具有響應迅速，輸出不受電網環境影響、控制平滑連續等特點。然而，大容量SVG在提升綠色電能消納方面存在諸多技術難題：（1）大容量SVG模塊數多，各子模塊需要正常運行並相互協作，任何一個部件失效必將影響整個系統的正常工作，運行可靠性不高。（2）新型電力系統穩、暫態運行工況複雜，對SVG併網響應特性、控制精度、補償容量等提出了更高要求，大容量SVG併網適應性有待提升。（3）新型電力系統交直流混聯，電氣特性耦合性強，如何準確辨識輸電通道最薄弱環節，並通過最優的SVG控制策略實現薄弱環節的增強，進而提升斷面輸電能力較為困難。（4）綠色電能及電網負荷存在一定的間歇性和波動性，同時購電決策需要考慮綠電消納、購電通道、購電成本等諸多因素，給最優外購電方案制定帶來巨大挑戰。

二、應用案例

1.項目概述

本項目對新型大容量SVG提升電網綠色能源消納能力關鍵技術開展了系統、深入的研究，提升大容量SVG運行可靠性，開發及時糾錯功能，減少大容量SVG故障率，並縮短其故障定位、處理時間；提升大容量SVG併網適應性，保障其閥側電壓穩定可控，提升暫態響應能力，解決多台SVG並聯運行協調控制技術難題，提高補償精度；研究大容量SVG提升省間通道輸電能力技術，辨識跨區輸電斷面薄弱環節，通過工程應用實現基於SVG的電網暫穩態電壓支撐，提高斷面輸電能力；發揮大容量SVG動態無功調節功能，提升電網外購電能力，並制定計及綠電消納的跨省優化購電方案，提高外購綠色電能比例，大幅促進綠色電能消納。

2. 主要效益

直接經濟效益

項目研究成果已在川渝、西北及江蘇等地得到推廣應用，累計促進綠色電能消納42.16億千瓦時，節省購電成本及促進發電收益超過2.16億元；等效減耗標煤133.22萬噸，減排CO2346.37萬噸，取得了顯著的經濟效益。

社會效益與間接經濟效益

社會效益

在當前「雙碳」背景下，推動電力行業節能減排、提高綠色電能消納，是改善能源結構，保障能源安全，推進生態文明建設的重要舉措。本項目本研究了大容量SVG可靠運行及提升電網綠色能源消納能力關鍵技術，並進行了工程推廣應用，社會效益顯著。

（1）堅持綠色發展理念，提高重慶綠色能源的消納能力，助力電力系統提前實現「碳達峰」，推動地區能源消費向着綠色、低碳方向不斷發展。

（2）加強川渝電網互聯，促進川渝電網一體化發展，服務成渝地區雙城經濟圈建設，促進西部地區經濟社會發展。

（3）提升川渝斷面電力傳輸限額，打開西南水電輸送瓶頸，助力貫通川渝綠色能源動脈，促進川渝地區自然資源向經濟能源轉化。

（4）優化電力公司購電結構及方案，降低購電風險，全力拓寬低價、綠色能源消納空間，節省購電費用，降低企業用電成本。

（5）提升電網穩、暫態電壓調控能力，保障直流輸電及新能源場站安全穩定運行，助力以新能源為主的新型電力系統建設。

三、技術要點

提出基於動態載波偏置分配的多載波調製方法，發明多子模塊的SVG故障快速診斷技術，獨創緊湊化框架式結構，提高子模塊均壓能力及絕緣性能，實時準確定位並快速隔離故障，提升大容量SVG工程運行可靠性。

提出多台大容量SVG並聯運行主從控制策略，發明基於電網電壓切換的SVG前饋控制及網側與閥側電壓協調控制方法，保障多台SVG高效並聯運行，提升暫態響應能力及閥側電壓穩定性，增強大容量SVG的併網適應性。

發明基於潮流介數和受擾軌跡的電網穩態和暫態電壓薄弱節點識別方法，提出SVG穩態雙目標電壓協調控制及暫態電壓緊急追加控制策略，保障電網多時間尺度電壓穩定性，顯著提升省間通道輸電能力和綠色電能消納空間。

提出考慮大容量SVG動態電壓調節的電網外購綠色電能提升方法，構建計及綠色電能消納的中長期購電優化策略，制定多目標小時級月度購電模型並實現高效求解，降低購電費用及風險，大幅促進綠色電能消納。

四、應用前景

項目研究成果主要分為四個方面：①大容量SVG運行可靠性提升技術；②大容量SVG併網適應性提升技術；③大容量SVG提升省間通道輸電能力；④計及SVG和通道限額的跨省綠色購電優化技術。上述技術自2017年起在重慶、四川、江蘇以及西北等地得到推廣應用，效果顯著。