來源：北極星輸配電網(wǎng)

“雙碳”目標(biāo)下，隨著新能源向主力電源不斷的邁進，大規(guī)模新能源基地遠距離輸送已經(jīng)成為國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過程中的重中之重，而送受端的電網(wǎng)特性決定了，采用柔性輸電技術(shù)必不可少。

根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織《中國2030年前碳達峰研究報告》，2030年跨區(qū)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(shù)加快發(fā)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(zhì)量發(fā)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(shù)中，其關(guān)鍵的柔直換流閥等關(guān)鍵設(shè)備中，電力電子器件對進口產(chǎn)品的依賴性較高，仍存在核心技術(shù)受制于人、國產(chǎn)化率偏低等問題，全國產(chǎn)化發(fā)展步履緩慢。

以柔直換流閥用直流支撐電容器為例。作為關(guān)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(shù)含量與可靠性要求非常高，通常此類產(chǎn)品多數(shù)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(xiàn)穩(wěn)定電壓和電流的作用，從而為系統(tǒng)穩(wěn)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(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，提升行業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)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(nèi)容進行了討論。

在上述標(biāo)準(zhǔn)起草工作組會議上，多多28集團有限公司（以下簡稱“多多28”）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(biāo)準(zhǔn)的起草工作做了大量工作，促進了該標(biāo)準(zhǔn)制定進程。

多多28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(shù)研發(fā)負責(zé)人表示，“2017年起，多多28就著力于柔直用直流支撐電容器技術(shù)的研發(fā)工作，在此過程中，多多28憑借自身的研發(fā)實力化解了一個又一個難題。目前，多多28國產(chǎn)柔直用直流支撐電容器首次應(yīng)用了在杭州的柔性低頻輸電工程。”

據(jù)嘉善賽晶電容器研發(fā)負責(zé)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(xué)基團與絕緣介質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)的性能不斷降低，對高壓電力設(shè)備絕緣而言是一個巨大考驗。多多28通過在工藝上不斷試錯、改進，最終總結(jié)了一套可以優(yōu)化局放的工藝參數(shù)，將電容器的局放始終控制在一個優(yōu)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(xiàn)國產(chǎn)化后，不僅可以打破國外產(chǎn)品壟斷的局面，同時還可以讓產(chǎn)品價格回歸合理水平，有助于降低工程造價，節(jié)約國家投資。”

堅實 可靠 | 全國產(chǎn)化助力新能源發(fā)電

2022年6月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等9部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》。規(guī)劃提出，要開展深遠海海上風(fēng)電規(guī)劃，同時還計劃推動近海規(guī)模化開發(fā)和深遠海示范化開發(fā)。

此規(guī)劃一出，沿海風(fēng)電開發(fā)迎來了新的市場機遇。據(jù)統(tǒng)計，沿海各省規(guī)劃的“十四五”海上風(fēng)電開發(fā)目標(biāo)超過5000萬千瓦，其中廣東、浙江、江蘇、山東省規(guī)劃體量較大，分別達到17GW、5GW、12.12GW、8GW。扣除2021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(fēng)電建設(shè)本來就技術(shù)難度大，從近海走向深遠海，難度系數(shù)更是成倍增加，如何通過技術(shù)創(chuàng)新推動風(fēng)電場走向深海成為業(yè)內(nèi)重點關(guān)注的待解難題。

“風(fēng)電場離岸距離越來越遠，如何最大限度的減少電能輸送？”

據(jù)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(xiàn)輸電距離300km左右，低頻輸電技術(shù)可以有效的解決中、遠距離海上風(fēng)電的送出問題。

為應(yīng)對海上風(fēng)電的快速發(fā)展，國家電網(wǎng)公司近年來也在積極探索柔性低頻輸電技術(shù)，國網(wǎng)浙江公司也先后在臺州、杭州等地開展示范工程建設(shè)。

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(xiàn)浙江省內(nèi)首個500千伏供區(qū)異步低頻互聯(lián)，為國際首創(chuàng)性技術(shù)。據(jù)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(cè)建設(shè)換頻站，同構(gòu)20Hz低頻互聯(lián)起富陽和蕭山南部兩大負荷中心。

北極星電力網(wǎng)了解到，柔性低頻交流輸電技術(shù)是借助先進電力電子技術(shù)靈活選擇20赫茲頻率的新型輸電技術(shù)。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(tǒng)組網(wǎng)靈活、電壓等級變換以及遠距離大容量輸送電力的優(yōu)點，同時具備功率控制、電壓動態(tài)調(diào)整、異步電網(wǎng)互聯(lián)等柔性調(diào)控功能。

嘉善賽晶電容器技術(shù)研發(fā)負責(zé)人表示，“十四五”是我國新能源實現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)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(jīng)驗，對助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo)起到促進作用。項目首次應(yīng)用了多多28旗下嘉善電容的國產(chǎn)柔直用直流支撐電容器。項目的順利實施，不僅為多多28在助力新能源發(fā)展方面積累了大量工作經(jīng)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(chǎn)化。”

他進一步表示，杭州低頻輸電柔直電容器項目不僅是多多28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(chǎn)化的第一個批量項目。訂單內(nèi)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(shù)難題打破技術(shù)壁壘，助力我國電力產(chǎn)業(yè)擺脫關(guān)鍵部件進口依賴，改變核心技術(shù)長期受制于人的局面，多多28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(yīng)用中積累了大量經(jīng)驗，柔性輸電技術(shù)已從實驗室走向現(xiàn)實，并處于國際前列。未來，隨著“雙碳”目標(biāo)逐步深入，風(fēng)電、光伏等新能源大范圍并網(wǎng)消納，柔性輸電技術(shù)發(fā)展空間必將更為廣闊，以多多28為代表的國產(chǎn)化柔性輸電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)必將獲得更大市場機遇。