新一代大容量调相机研发及工程应用

     项目属于电气工程学科,是科技研发与工程应用相结合的综合性课题。
    随着清洁能源大规模开发和特高压交直流技术迅速推广,电网资源优化配置能力显著提高的同时,特高压直流送受端无功/电压问题日益突出,客观要求直流大规模有功输送,必须匹配大规模动态无功。调相机作为基于响应的动态无功电源,能够瞬时提供大量无功,与SVC等动态无功补偿装置相比,在响应速度、过载能力等方面更具优势,对于抑制直流送端暂态过电压、降低多回直流换相失败风险、提升受端系统稳定性等能发挥更大作用。因此,有必要在电网中加装新型的以动态性能为主要特点的无功补偿调相机,以提升动态无功支撑能力。
     项目立项之初,国内外尚无采用大容量调相机解决特高压直流送受端动态无功不足问题的案例,在系统需求、选点配置、方案设计等方面缺乏研究成果和实践经验。项目以保障特高压直流送受端动态无功储备、提升系统稳定性为立足点,针对大容量调相机工程前期选点配置、方案设计、设备研制及工程调试开展深入研究,获授权发明专利13项,授权实用新型专利18项,制订并发布国标、行标、企业标准10项,发表论文45篇,出版专著3部,此外还有十余项行标、企标完成报批;在新一代大容量调相机关键技术及工程应用方面取得了创新性成果:
     1)提出了基于节点薄弱指标的动态无功补偿设备选点方法,确定了新一代调相机关键电气参数,制订了调相机系统成套设计方案。2)研发了暂态性能优、安全可靠性高、运行维护方便的新一代大容量调相机,突破了大容量空冷/双水内冷机组关键性能和容量进一步提升的多项技术瓶颈。3)研发了高性能、高可靠性的一体化调相机启动、控制、保护系统,打破国外SFC设备厂家的技术垄断,实现自主研发及应用;基于设备特点制定了调相机运行控制策略和整套保护配置方案。4)提出了新一代大容量调相机设计、调试、验收等整套技术方案并形成系列标准,首次在电网中利用人工短路等试验全面验证了调相机动态性能。
     项目研制的新一代大容量调相机具备“暂动态特性优、安全可靠性高、运行维护方便”的特点,属国际首创,被专家誉为电网“安全卫士”。项目成果已应用于22个站点、共49台调相机工程选点配置及方案设计,19台已投运。调相机投运后在抑制送端新能源脱网和受端换相失败方面发挥了重要作用。项目对国家大气污染防治行动计划输电工程,提升新能源消纳、降低碳排放和改善环境方面具有不可估量的社会效益。