作為電力系統(tǒng)中發(fā)電端和用戶端之間的橋梁，輸變電環(huán)節(jié)在滿足用戶用電需求、穩(wěn)定電網(wǎng)運行等方面發(fā)揮著重要作用。隨著碳達峰碳中和目標的提出，“靠天吃飯”的綠電給輸變電企業(yè)帶來不小的挑戰(zhàn)。
那么，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的背景下，輸變電企業(yè)在創(chuàng)新發(fā)展的同時，應如何助力電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行?“雙碳”目標等對輸變電企業(yè)提出了哪些新要求?輸變電企業(yè)如何在求新求變中盤活更多資產(chǎn)?帶著上述問題，本報記者近日采訪了泰開集團有限公司董事長蔡韜遠。
研發(fā)布局要充分考慮
電力系統(tǒng)和用戶的新要求
中國能源報：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的目標對輸變電企業(yè)提出了哪些新要求?
蔡韜遠：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的目標提出以后，業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)、專家紛紛進行了探索性解讀，其內(nèi)涵不斷完善。根據(jù)目前的研究進展來看，綠色高效、柔性開放、廣泛互聯(lián)、安全可控是新型電力系統(tǒng)的主要特征，代表著電網(wǎng)將向高度數(shù)字化、清潔化、智慧化的方向演進。
電力裝備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸變電企業(yè)研發(fā)布局要充分考慮新型電力系統(tǒng)建設(shè)要求，方能適應電網(wǎng)發(fā)展。同時輸變電企業(yè)的總體思路和布局也要跟隨用戶要求而變化。
過去，輸變電企業(yè)普遍以元件制造為中心進行布局，像高壓開關(guān)、變壓器、電力電子等制造商較多關(guān)注元件的可靠性，對電網(wǎng)整體的需求和安全缺乏關(guān)注。因此，新型電力系統(tǒng)的綠色低碳特征，要求輸變電企業(yè)考慮設(shè)備全壽命周期的碳排放;新型電力系統(tǒng)的安全可控目標，要求輸變電企業(yè)注重裝備具有更快的反應速度，并能提前預判其性能。
中國能源報：泰開集團等輸變電企業(yè)應如何支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)?
蔡韜遠：根據(jù)“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃，結(jié)合新型電力系統(tǒng)要求及國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展，我們在堅持常規(guī)產(chǎn)品迭代升級的同時，將深度參與新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)聯(lián)盟(以下簡稱“聯(lián)盟”)，以聯(lián)盟提出的技術(shù)攻關(guān)項目為載體，結(jié)合公司在直流配網(wǎng)、用戶側(cè)儲能方面的前期技術(shù)優(yōu)勢，與各專項規(guī)劃統(tǒng)籌銜接，進一步開發(fā)新型電力系統(tǒng)配網(wǎng)側(cè)市場需求。
例如，核電作為常規(guī)慣量電源，對穩(wěn)定電網(wǎng)質(zhì)量、支持“雙碳”目標實現(xiàn)具有重要意義。其中，核安全級開關(guān)電器設(shè)備及核心元件國產(chǎn)化是我們研究開發(fā)攻關(guān)的重點，正持續(xù)加大研發(fā)投入，為實現(xiàn)核電設(shè)備國產(chǎn)化、構(gòu)建穩(wěn)定的新型電網(wǎng)作出貢獻。同時，我們依托在技術(shù)研發(fā)、場景應用、課題研究等方面的工程優(yōu)勢和實踐經(jīng)驗，積極參與相關(guān)標準制訂，為關(guān)鍵技術(shù)標準建設(shè)提供案例和經(jīng)驗。
未來，新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)數(shù)字與物理系統(tǒng)深度融合，源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)、多要素之間深度協(xié)同互動的態(tài)勢，輸變電企業(yè)將在綠色制造、設(shè)備環(huán)保、設(shè)備狀態(tài)感知與數(shù)字化等方面開展研究，持續(xù)打造信息化、集約化、綠色化的產(chǎn)品和服務，為用戶創(chuàng)造價值。同時，輸變電企業(yè)應以能源、科技等總體規(guī)劃為綱，與專項研究課題統(tǒng)籌銜接，不斷提高對新型電力系統(tǒng)特點和運行機理的認識，并做好產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈上下游聯(lián)合工作，推動技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)與新型電力系統(tǒng)全面對接。
并網(wǎng)設(shè)備從“跟網(wǎng)型”
向“構(gòu)網(wǎng)型”轉(zhuǎn)變
中國能源報：高比例可再生能源電力、高比例電力電子裝備是新型電力系統(tǒng)的主要特征，輸變電行業(yè)未來發(fā)展面臨哪些挑戰(zhàn)，應如何應對?
蔡韜遠：高比例新能源電力系統(tǒng)呈現(xiàn)兩方面的主要特征變化：一方面，新能源發(fā)電具有間歇性和不確定性;另一方面，新能源并網(wǎng)控制特性與常規(guī)電源差異大，需要大量電力電子器件持續(xù)接入，使得電網(wǎng)運行特征發(fā)生轉(zhuǎn)變。發(fā)電的間歇性和不確定性，以及逐漸的電力電子化，是電網(wǎng)安全運行面臨的新挑戰(zhàn)。
實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定運行，關(guān)鍵靠各項輸變電裝備性能提升和創(chuàng)新技術(shù)應用。因此，要快速適應電網(wǎng)變化提出的新技術(shù)要求，改變以往被動滿足電網(wǎng)要求的工作思路，是輸變電行業(yè)面臨的共同課題和挑戰(zhàn)。
輸變電企業(yè)應把握難得的發(fā)展契機，緊隨國家戰(zhàn)略導向，在技術(shù)研發(fā)、人才引進、管理模式、生產(chǎn)組織等方面不停探索和實踐。同時需強化在電力電子方向的技術(shù)積累，堅持不懈、練足內(nèi)功，站在傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)的基礎(chǔ)上，勇于邁出向電力電子化轉(zhuǎn)變的步子。
在電力電子設(shè)備方面，目前我們的產(chǎn)業(yè)布局主要集中在電能質(zhì)量治理、儲能、直流等領(lǐng)域。面對新型電力系統(tǒng)建設(shè)要求，我們將重點研究友好型并網(wǎng)技術(shù)，把并網(wǎng)設(shè)備從“跟網(wǎng)型”向“構(gòu)網(wǎng)型”轉(zhuǎn)變。儲能是未來電力系統(tǒng)的重要角色，因此需重點研究下一代安全、高效、綠色儲能，在源網(wǎng)荷儲各個領(lǐng)域發(fā)揮作用。直流方面，則是把直流配網(wǎng)作為研究重點，包括換流閥、電力電子變壓器、斷路器、負荷均衡等，旨在建立全面的“直流生態(tài)”。此外，泰開集團正積極開展智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究，將設(shè)備和服務融入信息網(wǎng)，為用戶提供全方位服務。
通過數(shù)字化改造提升
裝備柔性化調(diào)節(jié)能力
中國能源報：輸變電企業(yè)為何要向智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型?
蔡韜遠：新能源大規(guī)模接入會導致頻率越限風險增加、系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題突出、高占比地區(qū)暫態(tài)過電壓嚴重、功角穩(wěn)定特性復雜、寬頻震蕩現(xiàn)象頻發(fā)等問題，因此新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定、柔性可控將是基本要求。
其中，柔性可控基于電網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)感知，傳統(tǒng)設(shè)備需智能化升級，利用全方位的設(shè)備狀態(tài)感知等數(shù)字化技術(shù)，再配合邊緣計算等分析判斷，最終實現(xiàn)智能化控制。這要求輸變電企業(yè)必須進行全系列數(shù)字化改造，從設(shè)計、制造、運維等方面全方位實現(xiàn)數(shù)字化升級，建立數(shù)字化工廠，滿足電力系統(tǒng)柔性化要求。
具體而言，在產(chǎn)品方面，要對傳統(tǒng)電力裝備進行數(shù)字化升級，將傳感器、智能監(jiān)控單元植入傳統(tǒng)高壓輸變電設(shè)備，研發(fā)分閘時間更短的快速開關(guān)、無級調(diào)壓多功能柔性變壓器，配合SVG(靜止無功發(fā)生器)等設(shè)備，實現(xiàn)交流輸變電系統(tǒng)柔性化;加緊研制柔性直流輸變電裝備，包括直流斷路器、直流變壓器、換流閥、電能路由器等，構(gòu)建交直流混合柔性互聯(lián)輸配電系統(tǒng)。
中國能源報：輸變電企業(yè)還需重點布局哪些關(guān)鍵技術(shù)?
蔡韜遠：根據(jù)聯(lián)盟重大技術(shù)聯(lián)合創(chuàng)新框架，其中33項與電力裝備制造相關(guān)，這些都是我們需要重點關(guān)注和布局的方向。其中，在發(fā)電領(lǐng)域，要研究新能源直流匯集、直掛儲能支撐等關(guān)鍵技術(shù)，目前新型直掛式儲能設(shè)備已在珠海三角島海上風電儲能工程安全運行;在輸變電領(lǐng)域，研究高壓大容量直流開斷技術(shù)、國產(chǎn)化功率半導體器件替代技術(shù)，我們研發(fā)的500千伏直流斷路器已應用于張北柔性直流輸電示范工程;在配電領(lǐng)域，研究直流變壓、高效電能變換、中壓柔性互聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)的多端口電能路由器設(shè)備已應用于國家重點研發(fā)計劃東莞數(shù)據(jù)中心示范工程，三端口直流故障電流控制系統(tǒng)已應用于珠海唐家灣中壓柔性配電示范工程。
相關(guān)的智能化、數(shù)字化、一二次融合等裝備將隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)迭代發(fā)展，能源系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)將為新型電力系統(tǒng)數(shù)字賦能，助力建設(shè)智慧電網(wǎng)。同時，電力電子化水平提高，使得保護、二次系統(tǒng)、調(diào)度等環(huán)節(jié)相對于傳統(tǒng)電網(wǎng)都發(fā)生了較大改變，尤其是大規(guī)模新能源并網(wǎng)和交直流混合更是增加了電力系統(tǒng)的復雜程度和不確定性。對此，我們將依托先進的在線仿真平臺，與中國電科院及各省電科院、高校合作，開展新型電力系統(tǒng)仿真技術(shù)研究，探索設(shè)備和系統(tǒng)解決方案。
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