構(gòu)建新型電力系統(tǒng) 創(chuàng)新電網(wǎng)技術(shù)不可或缺
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時間：2023-12-11 17:12
王肩雷
隨著全球能源轉(zhuǎn)型步伐加快，電氣化程度提高，可再生能源在發(fā)電組合中的份額持續(xù)增長。根據(jù)國家規(guī)劃的“雙碳”工作目標(biāo)，到2030年非化石能源消費比重將達到25%左右，2060年將達到80%以上。這意味著可再生能源將主導(dǎo)未來中國電力消費的增量，同時逐步實現(xiàn)對傳統(tǒng)能源的替代。
“十四五”期間，隨著九大陸上新能源基地和五大海上風(fēng)電基地的持續(xù)建設(shè)，可再生能源裝機和發(fā)電量將保持高速增長，未來風(fēng)光大比例接入電網(wǎng)將使電網(wǎng)來源復(fù)雜性加劇，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力受到考驗。為此，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)相繼研究制定了相關(guān)行動方案，提出了構(gòu)建堅強主網(wǎng)、柔性配網(wǎng)、電力技術(shù)創(chuàng)新等重點任務(wù)。
云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、推動電力系統(tǒng)向適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源方向演進、確保電力運營的穩(wěn)定性和靈活性，成為電網(wǎng)的重任，同時也是新時代電網(wǎng)升級所帶來的行業(yè)機遇。
用高效輸電技術(shù)助力清潔能源消納
面對時代機遇，要認(rèn)清其背后的實際需求，同時要結(jié)合中國電力系統(tǒng)的實際情況來選擇最為適合的方案。
中國西部水電豐富，遠(yuǎn)海風(fēng)能資源豐富，清潔能源的生產(chǎn)與消費存在地域距離，想要保證經(jīng)濟實惠低損耗的電力長途運輸，高壓直流輸電（HVDC）就是眼下最好的答案。一般而言，與傳統(tǒng)的交流架空線路相比，在相同電壓等級下，HVDC輸電線路的損耗要少30%-50%。在輸電走廊寬度相同時，HVDC輸電線路將比交流架空輸電線路至少多輸送30%-40%的電力。
目前，西門子能源的HVDC技術(shù)已在全球多個地區(qū)得到應(yīng)用，包括意大利970公里的高壓直流輸電線路、德國390公里的海上風(fēng)電場輸送項目、愛爾蘭500公里的海底電纜線路等。
在中國，截至2021年，西門子能源已助力中國34個高壓直流輸電項目順利投運，包括葛洲壩-上海±500kV直流輸電、貴州天生橋至廣州±500kV直流輸電、云南至廣東±800kV直流輸電、昌吉-古泉±1100kV特高壓直流輸電、烏東德電站送電至廣東廣西±800kV多端柔性直流工程等。
多年來，西門子能源的HVDC技術(shù)已經(jīng)證明了其高性能和可靠性，并且高度契合中國可再生能源快速增長帶來的電網(wǎng)升級需求。
電力基礎(chǔ)設(shè)施也要減排
HVDC已成為構(gòu)建堅韌的電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，但這只是實現(xiàn)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的一部分。隨著低碳技術(shù)的進步，我們應(yīng)對氣候變化的責(zé)任也愈發(fā)重大。電網(wǎng)是能源系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，以創(chuàng)新減排技術(shù)、新型環(huán)保電力裝備提升電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化水平亦是能源工作的重點。
比如，目前廣泛應(yīng)用的高壓開關(guān)設(shè)備仍在使用對氣候有害的六氟化硫（SF6）。該氣體是一種優(yōu)異的絕緣氣體，但其全球變暖潛能（GWP）為25200，是對氣候影響最大的氣體之一，已被國際認(rèn)定為禁止排放的六種溫室氣體之一。在近日舉行的中國電機工程學(xué)會2023年工作會議上，“如何實現(xiàn)環(huán)保絕緣氣體等壓替代SF6氣體并實現(xiàn)工程應(yīng)用”被審定為“2023年度電力領(lǐng)域重大科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題。”
西門子能源66kVBlueGIS
西門子能源結(jié)合自身的經(jīng)驗開發(fā)了Blue環(huán)保型產(chǎn)品組合，采用真空斷路器滅弧實現(xiàn)電路開合功能，并應(yīng)用“潔凈空氣”作為絕緣介質(zhì)。該技術(shù)可用于氣體絕緣開關(guān)設(shè)備、斷路器和互感器，在設(shè)備的整個生命周期內(nèi)實現(xiàn)二氧化碳當(dāng)量排放均為零。
去年底，西門子能源首次將66 kV零碳無氟環(huán)保型氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（66 kV Blue GIS）規(guī)模化應(yīng)用在國家電投的神泉二海上風(fēng)電項目。按照國家標(biāo)準(zhǔn)的正常泄漏率算，西門子能源提供的36臺設(shè)備全生命周期總共可以減少7303噸二氧化碳排放量。此外，在無錫的國內(nèi)首座110千伏“零碳”變電站也采用了該技術(shù)，預(yù)計全生命周期內(nèi)將減少碳排放1.8萬噸。
除了Blue環(huán)保型產(chǎn)品組合，西門子能源也成功研發(fā)了“綠色”變壓器——采用可生物降解的天然酯絕緣技術(shù)替代傳統(tǒng)礦物油。西門子能源酯類油變壓器結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，抗腐蝕能力強、抗震性能優(yōu)異，尤其適用海上環(huán)境。
目前，西門子能源已為中國首個商用66kV海上風(fēng)電場——浙江華電臺州玉環(huán)海上風(fēng)電一期項目提供了22臺酯類油變壓器，預(yù)計減少約58.4萬噸二氧化碳排放；此外為神泉二項目提供了36臺酯類油變壓器，運行損耗遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求值，可確保神泉二項目實現(xiàn)穩(wěn)定、安全、高效和環(huán)保地并網(wǎng)運行。
海上風(fēng)電作為國家可再生能源發(fā)展的重要方向之一，如今正朝朝深遠(yuǎn)海開發(fā)。這對海上風(fēng)電技術(shù)提出了更高的要求，且海上升壓站建設(shè)點離岸距離越遠(yuǎn)，建設(shè)的成本也越來越高。
西門子能源結(jié)合自身海上風(fēng)電電網(wǎng)接入系統(tǒng)解決方案的先進經(jīng)驗聯(lián)合中國合作伙伴共同為中國開發(fā)300MW和500MW變電容量的預(yù)裝式模塊化海上變電站（簡稱PMOS）解決方案，并已獲得中國船級社（CCS）頒發(fā)的原則性批準(zhǔn)證書（AIP）。在海上風(fēng)電降本的大環(huán)境下，西門子能源的PMOS解決方案采用緊湊型輕量化設(shè)計，大幅降低建設(shè)周期及成本，為中國海上風(fēng)電伙伴帶來了直接的降本解決方案。
加深本土化，融入中國電力升級道路
伴隨著中國可再生能源的快速發(fā)展，電網(wǎng)每時每刻都在面對升級的考驗。從目前對電網(wǎng)的評估來看，我們還有許多工作亟待完成，不僅需要對現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)計進行擴容，還需要創(chuàng)新的技術(shù)解決方案，以應(yīng)對可再生能源帶來的波動性。
在這一過程中，我們需要不斷協(xié)調(diào)可持續(xù)性、可靠性和經(jīng)濟性三者之間的平衡。能源轉(zhuǎn)型的復(fù)雜性決定了這一工作不是單獨一個國家、企業(yè)、組織所能實現(xiàn)的，需要匯集全球合作伙伴的力量，才能在全球各地以及各行各業(yè)中減緩甚至逆轉(zhuǎn)氣候變化帶來的負(fù)面影響。
西門子能源基于自身長期且豐厚的技術(shù)儲備和本地化舉措，持續(xù)打磨出更適合中國電力系統(tǒng)的產(chǎn)品和技術(shù)方案。在中國，西門子能源擁有一個創(chuàng)新中心和五個工程技術(shù)中心，致力于全球先進技術(shù)的引進與本地化、本地技術(shù)研發(fā)、技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化以及試驗示范項目的試點實施。西門子能源在生產(chǎn)制造中也在加深本地化進程，并踐行低碳路線，位于廣州、上海和沈陽的三家工廠在近期榮獲國家級綠色工廠的認(rèn)證。
西門子能源將以本地化價值鏈和全球資源繼續(xù)與中國伙伴深入合作，支持中國的能源綠色轉(zhuǎn)型，共同深化電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，攜手推進中國電網(wǎng)的現(xiàn)代化建設(shè)，助力中國“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。（作者系西門子能源有限公司電網(wǎng)科技集團總經(jīng)理）
責(zé)任編輯：許艷
校對：江蓬新
