2021跨国跨洲电网互联技术与展望.pdf
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1、跨国跨洲电网互联技术与展望2.主要研究内容及成果 1.研究背景n 电网互联现状与展望n 跨国跨洲电网互联案例分析n 电网互联的市场和监管框架21 研究背景为全面深入分析探讨应对气候变化背景下联网技术发展现状及其趋势,论证跨国跨洲电网互联对于促进可再生能源开发、实现大范围能源资源优化配置的贡献,从而更好地推动跨国跨洲联网发展并提供政策建议,全球能源互联网发展合作组织(GEIDCO)联合国际能源署(IEA)、国家电网公司(SGCC)等有关机构开展本课题研究。2016年11月,国际能源署在摩洛哥举办的第22届世界气候大会(COP22)上进行了研究成果的预告发布,取得了良好反响。3基于全球主要区域电网
2、互联的案例分析,验证了跨国跨洲电网互联在错峰调节、降低系统备用容量、促进可再生能源并网及大范围优化配置能源资源等方面的综合效益。系统研究了跨国跨洲互联电网的市场框架、监管措施及商业投资模式,提出设立跨国协调机构、完善市场规则、联合开展规划等措施,针对跨国互联新建项目和电网运营的关键问题分别深入阐述。本报告重点分析了跨国跨洲电网互联发展技术现状、互联发展案例和影响电网的政策机制,展望了电网互联的发展趋势及愿景。主要内容包括:基于IEA应对气候变化的情景假设,研究了跨国跨洲电网发展现状及技术创新,提出了跨国跨洲电网互联愿景和技术发展趋势。41 研究背景2.主要研究内容及成果 1.研究背景n 电网互
3、联现状与展望n 跨国跨洲电网互联案例分析n 电网互联的市场和监管框架52015年全球电力行业投资约7000亿美元,其中电网投资占将近40%IEA预测,随着大范围电网互联,未来20年输电侧投资还将再增加1/3电网互联的技术方案选择(交流或直流)取决于其目的,典型场景有:远距离低成本输送、异步电网互联、能源基地集中送出、可再生能源并网等 目前,全球电网线路总长度约7500万千米,其中跨国电网互联线路长度接近1万千米,跨国联网容量约2.5亿千瓦,预计2020年将达到3.3亿千瓦。中国电网互联发展迅速,截至2016年中国特高压电网累计输送电量达6150亿千瓦时。2.1 电网互联现状与展望电网互联场景6
4、资料来源:彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance,BNEF)、IEA(2016)、能源技术观点2016全球电网投资情况高压输电容量增长趋势资料来源:IEA(2016)世界能源投资、世界能源展望2016远距离低成本送电发展现状:特高压/高压直流输电技术快速推广目前跨国最长:挪威至荷兰NorNed link工程,600千米/70万千瓦中国:哈密南-郑州800kV特高压直流工程,2191千米/800万千瓦前景展望:多项电网互联项目被提上日程北欧和英国之间的北海直流联网工程,730千米/140万千瓦中国扎鲁特-青州800kV特高压直流输电工程,1234千米/1000万
5、千瓦电网互联场景7异步电网互联发展现状:全球异步联网的系统容量约1300万千瓦,不含中国国内区域互联电网跨国互联电压等级最高:中国-俄罗斯500千伏直流背靠背联网工程中国:华中与华东电网通过总容量3170万千瓦的多条直流异步互联前景展望:异步电网互联需求强烈连接波罗的海与北欧地区的NordBalt link工程巴西-阿根廷-乌拉圭的电网互联工程蒙古-中国-韩国-日本电网互联工程扎鲁特-青州特高压直流中-俄直流背靠背联网2.1 电网互联现状与展望能源基地送出发展现状:提升电压等级以实现偏远地区的能源基地送出目前最长:巴西马德拉河水电送出工程,将亚马逊盆地水电输送至2800千米外的圣保罗地区中国:
6、六条特高压直流输电线路,输送西部、北部、西南的水电、风电、太阳能至中东部负荷中心前景展望:大范围资源优化配置中国1100千伏准东-皖南特高压直流输电工程,3324千米/1200万千瓦,在输电距离、电压等级及输电容量等方面将创历史新高电网互联场景8可再生能源并网发展现状:灵活交流输电、柔性直流输电、虚拟同步机技术应用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的成本8年间降低了2/3丹麦Skagerrak-4 柔性直流输电工程,支撑高风电渗透率场景世界首个真双极接线工程:中国厦门320千伏柔性直流输电工程前景展望:核心技术持续升级应用准东-皖南特高压直流丹麦Skagerrak-4柔性直流2.1 电网互联现状与
7、展望特高压交流输电技术主要特点:输电距离远、输电容量大,构建特高压骨干网架,可为直流多馈入的受端电网提供坚强的电压和无功支撑现状:世界首条商业运行:中国晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流输电示范工程,640千米/500万千瓦。随后淮南-南京-上海、浙北-福州、淮南-浙北-上海、锡盟-山东等多条特高压交流线路陆续建成投运前景展望:特高压半波长输电技术具有更远的输送距离和更大的输送容量,可作为洲际同步互联电网设想的技术选项9晋东南-南阳-荆门特高压交流输电示范工程1100千伏直流换流阀特高压直流输电技术主要特点:输电距离远、容量大、潮流方向和大小可控,可点对点直接将电力送往负荷中心,减少或避
8、免大量过网潮流现状:基于晶闸管的直流输电工程最高电压等级已经达到了1100千伏,输电容量1200万千瓦,输送距离可超过4000千米前景展望:研发更高电压、更大容量、高可靠性的换流变压器、换流阀、套管、直流滤波器等关键设备。中国已启动800千伏直流电缆研制工作2.1 电网互联现状与展望电网互联技术创新柔性直流输电技术主要特点:可向无源电网供电、不会出现换相失败、易于构成多端直流电网现状:柔性直流输电技术处于示范应用阶段,全球已投运工程20项,在建工程超过20项;欧洲柔性直流输电工程项目数量最多;在风电并网、薄弱电网互联等领域应用较多前景展望:提高柔性直流输电容量和电压等级10柔性直流换流阀舟山多
9、端柔性直流输电工程地理接线图多端高压直流输电技术主要特点:能够实现多个电源区域向多个负荷中心供电。可解决单回大容量直流接入交流电网引起的稳定性问题现状:意大利-科西嘉-撒丁岛多端直流是世界上第一个正式运行的多端直流输电工程。魁北克-新英格兰多端直流输电工程也已建成投运。中国多端直流输电均采用柔直技术,已投运的舟山多端柔性直流输电示范工程是世界上第一个五端柔性直流输电工程前景展望:突破高压直流断路器、建模仿真、电网主接线、快速故障保护与故障恢复、绝缘配合、运行控制技术2.1 电网互联现状与展望电网互联技术创新未来全球电力需求增长速度高于能源需求总体增速,可再生能源在未来能源格局中将占据重要地位。
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