北極星輸配電網(wǎng)：披荊斬棘 堅(jiān)實(shí)可靠｜賽晶科技樹立柔直用直流支撐電容器“國(guó)貨”標(biāo)準(zhǔn)

來(lái)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(jìn)，大規(guī)模新能源基地遠(yuǎn)距離輸送已經(jīng)成為國(guó)家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過(guò)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(guó)2030年前碳達(dá)峰研究報(bào)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(dá)到1000億元。綜合來(lái)看，2021-2030年間，是我國(guó)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(dá)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(lái)了巨大的市場(chǎng)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(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴性較高，仍存在核心技術(shù)受制于人、國(guó)產(chǎn)化率偏低等問(wèn)題，全國(guó)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(dòng)范圍，同時(shí)也會(huì)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(guó)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(guò)為直流電壓提供支撐、吸收波紋電流，實(shí)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(jìn)柔性直流輸電用直流支撐電容器的國(guó)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(huì)召開，有44個(gè)單位的60余名代表參加此次會(huì)議。針對(duì)試驗(yàn)分類、沖擊放電試驗(yàn)、熱穩(wěn)定性試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、破壞試驗(yàn)、自愈性試驗(yàn)、恒定濕熱試驗(yàn)等重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了討論。

在上述標(biāo)準(zhǔn)起草工作組會(huì)議上，賽晶科技集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“賽晶科技”）提出將端子與外殼間的局部放電試驗(yàn)新增為直流支撐電容器的例行、型式試驗(yàn)項(xiàng)目，并建議參照柔直實(shí)際運(yùn)行工況，耐久性試驗(yàn)條件改為交、直流電壓疊加考核。新增高溫下極限耐壓試驗(yàn)，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(jìn)了該標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程。

賽晶科技旗下子公司嘉善賽晶電容器有限公司（以下簡(jiǎn)稱：嘉善賽晶電容器）技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人表示，“2017年起，賽晶科技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(guò)程中，賽晶科技憑借自身的研發(fā)實(shí)力化解了一個(gè)又一個(gè)難題。目前，賽晶科技國(guó)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(fù)責(zé)人介紹，在柔直用直流支撐電容器研制過(guò)程中，端子與外殼間的局部放電控制曾是一個(gè)難點(diǎn)。局部放電會(huì)以熱、光、聲等方式損失能量，同時(shí)還生成了大量活潑的化學(xué)基團(tuán)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(duì)高壓電力設(shè)備絕緣而言是一個(gè)巨大考驗(yàn)。賽晶科技通過(guò)在工藝上不斷試錯(cuò)、改進(jìn)，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(gè)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(xiàng)專利。

他進(jìn)一步表示，“柔直換流閥用直流支撐電容器實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后，不僅可以打破國(guó)外產(chǎn)品壟斷的局面，同時(shí)還可以讓產(chǎn)品價(jià)格回歸合理水平，有助于降低工程造價(jià)，節(jié)約國(guó)家投資?！?/span>

堅(jiān)實(shí) 可靠 | 全國(guó)產(chǎn)化助力新能源發(fā)電

2022年6月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)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(yuǎn)海海上風(fēng)電規(guī)劃，同時(shí)還計(jì)劃推動(dòng)近海規(guī)?；_發(fā)和深遠(yuǎn)海示范化開發(fā)。

此規(guī)劃一出，沿海風(fēng)電開發(fā)迎來(lái)了新的市場(chǎng)機(jī)遇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，沿海各省規(guī)劃的“十四五”海上風(fēng)電開發(fā)目標(biāo)超過(guò)5000萬(wàn)千瓦，其中廣東、浙江、江蘇、山東省規(guī)劃體量較大，分別達(dá)到17GW、5GW、12.12GW、8GW。扣除2021年新增裝機(jī)的1448萬(wàn)千瓦，還有超過(guò)3500萬(wàn)千瓦新增空間。

然而海上風(fēng)電建設(shè)本來(lái)就技術(shù)難度大，從近海走向深遠(yuǎn)海，難度系數(shù)更是成倍增加，如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)走向深海成為業(yè)內(nèi)重點(diǎn)關(guān)注的待解難題。

“風(fēng)電場(chǎng)離岸距離越來(lái)越遠(yuǎn)，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(shí)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(yuǎn)距離海上風(fēng)電的送出問(wèn)題。

為應(yīng)對(duì)海上風(fēng)電的快速發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)公司近年來(lái)也在積極探索柔性低頻輸電技術(shù)，國(guó)網(wǎng)浙江公司也先后在臺(tái)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(xiàng)目正式啟動(dòng)，將實(shí)現(xiàn)浙江省內(nèi)首個(gè)500千伏供區(qū)異步低頻互聯(lián)，為國(guó)際首創(chuàng)性技術(shù)。據(jù)悉，該項(xiàng)目通過(guò)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(yáng)和蕭山南部?jī)纱筘?fù)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(jìn)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(jí)變換以及遠(yuǎn)距離大容量輸送電力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備功率控制、電壓動(dòng)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(fù)責(zé)人表示，“十四五”是我國(guó)新能源實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，杭州柔性低頻輸電示范工程的投運(yùn)為新能源的輸送和消納積累了經(jīng)驗(yàn)，對(duì)助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)起到促進(jìn)作用。項(xiàng)目首次應(yīng)用了賽晶科技旗下嘉善電容的國(guó)產(chǎn)柔直用直流支撐電容器。項(xiàng)目的順利實(shí)施，不僅為賽晶科技在助力新能源發(fā)展方面積累了大量工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也將推動(dòng)柔直用直流支撐電容器逐步走向完全國(guó)產(chǎn)化?！?/span>

他進(jìn)一步表示，杭州低頻輸電柔直電容器項(xiàng)目不僅是賽晶科技旗下嘉善電容第一個(gè)大批量交付項(xiàng)目，更是我國(guó)柔直用直流支撐電容器國(guó)產(chǎn)化的第一個(gè)批量項(xiàng)目。訂單內(nèi)的千余臺(tái)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(yàn)合格率為100%。對(duì)于攻克技術(shù)難題打破技術(shù)壁壘，助力我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)擺脫關(guān)鍵部件進(jìn)口依賴，改變核心技術(shù)長(zhǎng)期受制于人的局面，賽晶科技信心十足。

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來(lái)。隨著張北、昆柳龍、舟山以及南澳島等多項(xiàng)高壓柔性輸電工程的建成投運(yùn)，我國(guó)已在工程應(yīng)用中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，柔性輸電技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室走向現(xiàn)實(shí)，并處于國(guó)際前列。未來(lái)，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，以賽晶科技為代表的國(guó)產(chǎn)化柔性輸電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)必將獲得更大市場(chǎng)機(jī)遇。