现今,我国自然资源主要分布在西部地区,而负荷主要集中在东部,这使得大规模资源再分配和能源输送的需求愈加强烈。另一方面,随着近年来光伏和风电发展非常迅猛,柔性直流电逐渐成为应对传统交流系统问题的核心技术需求。因此,在这些需求的推动下,中国直流输电工程在短短十年间急速发展,并在关键技术领域取得了突破性的进展。特别是随着我国经济的稳定发展,全国整体负荷量随即增加,直流输电市场也在不断扩张,致使中国的直流输电现已具备全球最高电压等级以及最大的输送能量。在此局势下,由英国工程技术学会(IET)、清华大学及清华四川能源互联网研究院共同举办的第十四届IET交流直流电力传输国际会议 (以下简称ACDC 2018)再次来到中国。这一电力系统久负盛名的国际性输电会议于2018年6月28-30日,在成都中国西部国际博览城国际展览展示中心成功举办。
在本届会议中,来自中国、英国、美国、加拿大、西班牙、韩国等地的百余名专家汇聚一堂,针对当下交流直流输电方面的热点技术与发展趋势进行了深刻的剖析与讨论。首日下午,在IET中国区经理杜伟先生的主持下,第14届IET交流直流电力传输国际会议 (ACDC 2018)主席、清华大学电机系主任曾嵘教授, 美国电力科学研究院Ram Adapa博士及瑞士联邦理工学院Christian Franck教授特别针对柔性直流输电技术、气体绝缘技术、新能源及绿色发电及直流输电技术在智能电网中的应用等方面的问题接受了多家知名媒体的采访。
直流输电技术现状与挑战
虽然我国直流输电工程呈现出迅猛增长态势,但工程技术人员仍旧面临着一系列严峻的考验。现今的直流工程在系统控制与保护方面还有待加强。客观的讲,由于其所需电子器件芯片较交流输电而言更多、更复杂,所以可靠性不及交流输电。因此如何使直流输电更安全、更可靠,成为当前工程人员首先需要克服的问题。
其次是直流输电设备的“心脏”——电力电子器件。目前我国该芯片90%以上的来源还依赖于进口。据悉,一家株洲的相关企业每年进口芯片数量高达15亿个。在全球经济贸易硝烟四起的不稳定状态下,高度依赖进口可谓是一件岌岌可危的事情。我国需尽快研制出并大规模商业化自主生产的直流“中国芯” 。为此,清华大学正在与苏州和西安的相关机构合作,加快直流“中国芯”的研发,致力于早日解决我国所面临的挑战。
同时,由于电力电子器件大多需要进口,现阶段直流输电系统造价仍属于较高水平,在大众推广普及的过程中难免会遇到阻力。
直流电技术落实于民生
本次IET交流直流电力传输国际会议的举办地四川与直流输电技术之间有着深厚的渊源。四川是一个新能源的大省,本地的负荷相对较小,拥有大量剩余资源。所以四川可以为如上海、浙江、江西、湖南等东部地区提供电力外送支持。在两千公里的传输距离上,其他的传统交流输电效率不高、损耗很大。直流输电是到目前为止最经济安全的选择。四川的水电外送既有利于为当地带来更多的经济收入,又为东部地区的经济发展提供了条件与保障。其次,四川具备发展新能源汽车的良好条件。汽车保有量大,同时由于盆地地形,污染物相对较难扩散。从需求侧来讲,绿色新能源汽车更符合未来社会发展需要。另一方面,供给侧的80%电力供应来源于水电等清洁能源,保证了本地新能源汽车全链条绿色减排。因此四川是最适合推广新能源车的省份。电动汽车的普及需要稳定的电网支持。原有的交流电网承担大负荷相对困难,其损耗大,系统可靠性会受一定影响。而直流电网下的充电系统效率有显著提高。
未来, 家庭用电将普及直流电,从而取代现有的交流电使用模式。目前家庭照明以及冰箱、空调、洗衣机等大功率家用电器大多需要变频调节,即先将交流转化为直流,再将直流转化为交流电以适配电机使用。但未来研究机构会和家电企业合作,研发生产出更多直流家用电器,以便提高设备的运行效率并降低适配成本。
促进全球工程界互动互联
采访过程中,作为会议主办方,IET中国区总经理杜伟先生也在采访过程中发表了自己的观点,他表示:“IET希望通过ACDC为来自欧洲、亚洲、美洲等交直流输电领域的专家们提供一个有效的沟通平台。同时,IET也期待与更多国内高校及研究机构合作,通过学术会议、出版合作等项目,将国内电力领域的最新发展与研究成果引向国际。最终实现促进全球工程界互动互联,支持技术创新,推动业界进步。”