柔性紧凑型输电系统的概念、特点及发展前景.pdf

柔性紧凑型输电系统的概念、特点及发展前景 柴旭峥 梁曦东 曾 嵘刘世宇 (清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京100084) 【摘要】 根据中国经济发展和能源分布的具体情况，国家对电力传输提出了远距离、大容量、节省 走廊占地、电磁环境友好的实际需求。为了综合优化实现这些目标，本文提出了柔性紧凑型输电系统这 一概念，认为采用紧凑型架空输电线路技术和柔性交流输电技术有机结合的方式，将实现一种满足我国 电力传输需求的新型输电模式。文中对这种输电模式的技术内容进行了阐释，对输送能力进行了初步的 仿真计算和比较，对实现这种输电模式将面对的综合性问题进行了分析和探讨。初步的研究结果表明这 种输电模式将有较强的远距离输送能力，同时具有紧凑型输电线路节约土地资源和改善电磁环境的特 点，在我国“西电东送”的发展背景下，值得在超高压和特高压的输电等级上进一步研究实施。 【关键词】 电力系统交流输电柔性紧凑型输电系统输送能力 1 引言 随着中国经济的高速发展，能源资源与电力负荷分布之间的不平衡日益凸显，“西电东 送已成为中国电力工业发展的基本格局和发展战略。由于我国幅员辽阔，将西北的煤电 送往华东、西南的水电送往广东都需要跨越较长的输电距离，因此“西电东送对输电系 统提出了远距离、大容量输电的具体要求。随着中国大批输电线路的建设和输电电压等级 的升高，节约输电走廊占用的土地资源对国家的可持续发展具有重要意义；良好的电磁环 境不仅可以改善输电线路对生态的影响【l】，对于更高电压等级的输电系统将直接影响建设 投资的经济性12]。在中国“西电东送”的背景下，能够实现远距离、大容量输电且节省走 廊占地、电磁环境友好的输电模式具有现实意义。 本文在分析紧凑型架空输电线路技术和柔性交流输电技术各自技术优势的基础上，结 合中国对这两种技术的实际应用情况，提出了柔性紧凑型输电系统的输电模式。本文对柔 性紧凑型输电系统的内涵和外延进行了详细阐述，对其输送能力进行了初步的仿真计算， 对实施这种输电模式时将面对的具体问题进行了分析和探讨。 ．34． 2柔性紧凑型输电系统的概念 2．1紧凑型架空输电线路技术 紧凑型架空输电线路技术(简称紧凑型输电技术)是指在满足安全性约束条件下，通过 缩小导线的相间距离，增加相导线分裂根数和相导线等效半径，实现优化相导线的结构和 布置，从而减小线路波阻抗，达到大幅度提高自然输送功率，有效压缩输电线路走廊宽度 的新型输电技术【3】。以我国自行设计和建设的昌平一房山500kV紧凑型输电线路为例，其 平一房山线运行以来，我国已经有上千公里的500kV紧凑型线路在安全稳定运行，其中包 路昌平一房山线和500kV常规输电线路昌平一安定二回线的塔型和导线布置【4’5】。从图中 可以清楚地看到我国的紧凑型输电线路和常规输电线路在塔型和导线排列上的差异。 我国紧凑型输电线路的三相导线采用了具有中国特色的同塔窗内倒三角布置形式，这 种不同于常规输电线路的导线布置形式决定了其在电气参数特性上具有自身的特点。本文 进行了计算，结果表明紧凑型输电线路的电气参数与常规输电线路有较大差异：紧凑型输 凑型线路的这些电气参数特性将直接使其在无功补偿特性、电磁暂态特性、继电保护的配 置等方面不同与常规输电线路。 图1 500kV紧凑型和常规型输电线路塔型及导线布置图 一35． 随着经济高速发展对我国输电线路提升输送能力、节约走廊占地、改善线路电磁环境 的要求，紧凑型输电线路在这些方面的优势已被研究人员所重视，有关专家已对将要实施 的1000kV特高压工程提出了环境友好、输送能力强的特高压紧凑型线路方案【I】。 2．2柔性交流输电技术 ACtransmission 柔性交流输电系统(flexible 他静止型控制器以加强可控性和增加功率传输能力的交流输电系统【6】。FACTS概念下涵盖 的技术包括统一潮流控制器(unifiedflow power controlled series controlled