直流密集落点混联电网电压安全多重防御技术取得重要突破

3月21日，国调中心在线组织召开了建苏直流仿真调试及稳定分析专题会议，针对今年年底即将投产的白鹤滩－江苏特高压直流工程，讨论直流密集落点电网电压安全防御策略。

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近期，获悉由国网江苏省电力有限公司主持完成的“直流密集落点混联电网电压安全多重防御关键技术研究及应用”顺利通过中国电机工程学会组织的科技成果技术鉴定，标志着我国在该领域取得了关键技术的重要突破。

我国大规模水电、火电、新能源电力资源分布集中，而负荷中心电力资源相对匮乏。近年来，国家电网大力发展适用于远距离、大容量输电的特高压交直流技术，自2009年至今10余年间，已建成“15交14直”的特高压输电工程，有效促进了清洁能源的发展，提升了电网资源优化配置的能力，构建了清洁、低碳、安全、高效的能源体系。

特高压输电主要呈现远距离、大容量输送，传输走廊线路密集等特点，而多回直流群的密集接入导致传统电网结构的改变，逐步形成我国当前的大规模交直流混联电网。

“如何应对大规模交直流混联电网在几百毫秒间的大功率波动或冲击可能激发的电压振荡、电压失稳等情况，已成为当前电网安全稳定运行无法回避的重大课题。”国家电力调度控制中心系统处副处长张剑云介绍，“迫切需要实施技术创新，提高电网安全运行稳定水平和新能源的接纳能力，建立电压安全多重防御体系是国网公司特高压交直流混联电网系统保护的关键环节。”

面对全新的挑战，2015年起，在国调中心部署下，由国网江苏电力调控中心牵头，联合南瑞集团、中国电科院、清华大学、国网新疆公司等单位进行产学研用联合技术攻关。在国网公司和华东分部的大力支持下，研发团队历时6年，提出构建“电压安全多重防御体系”，攻克“广域电压稳定负荷模型辨识、在线混合电压安全定量评估、动态多级措施电压协同决策和实时异构资源电压失稳防御”四大难题，研制了电压安全多重防御系统，并首先成功应用于江苏电网，有效提高了区外直流接纳能力和受端电网安全稳定水平。

2022年2月22日，项目成果顺利通过由中国工程院院士刘吉臻、中国科学院院士程时杰，以及来自国网公司、南方电网、知名高校、科研机构等单位的9位权威专家组成的鉴定委员会的鉴定。与会专家一致表示，该项目首次建立了以换流站为中心的“站域－近区－全局”电压安全防御框架，为抑制电压扰动的传播及扩散，提出无功资源“逐层递推－协同利用”的技术，提升了连锁故障的防御能力，项目成果整体技术达到国际领先水平。

据悉，电压安全多重防御系统（vsMDS，Voltage Security Multiple-Defense-Systems）已在华东、华中、华北、江苏、新疆等多个直流密集落点混联电网中应用，有效支撑了特高压近区电网的电压安全，特别是在江苏的多回直流馈入电网、新疆大规模新能源接入的受送端电网中发挥了显著作用。系统投运后，保守估算提高了直流输送能力210万千瓦，年增供电量36.28亿千瓦时，相当于减少燃煤145万吨，减排二氧化碳362万吨，具有显著的节能减排效应。

“这也是世界上首次成功建立直流密集落点区域电压安全多重防御体系，对提升跨区资源配置能力、保障大规模新能源安全送出、防范负荷中心大停电事故提供了重要支撑。”张剑云介绍，“相对于传统控制架构，vsMDS在设计之初便以‘毫秒必争’为理念，当前系统具备了‘计算更精确、预警更及时、决策更优化、防御更全面’等特点，解决了燃眉之急，是大电网电压安全评估、预警、决策和控制的核心，未来将成为支撑以新能源为主体的新型电力系统电压安全稳定的大国重器。”