打造苏州大规模受端电网领先样本

　　文 · 黄俊辉

　　建设国际能源变革发展典范城市是苏州探索新的能源驱动城市发展道路的重大尝试。电网作为城市能源体系的重要一极，在能源变革发展中必然要承担更加重要的作用与职责，电网的发展也必须顺应能源变革发展的需要。

　　国家电网公司高度重视苏州电网建设，从提升苏州电网发展水平考虑，专项提出了典范城市“十三五”智能电网建设方案，计划总投资约330亿元，提出构建苏州典范城市大受端电网的构想，重点打造四大示范区，建设以“世界一流电网”三项标杆工程——苏通长距离GIL管廊工程、500千伏UPFC、大规模源网荷友好互动系统——为代表的22项重大工程，形成并推广四种标准模式。苏州典范城市大受端电网的提出为苏州电网的建设树立了很好的典型意义与样本价值。

　　能源变革并非一夕之功，电网发展也永无止境。在“十三五”后期以及“十四五”期间，苏州电网将面临区内负荷增长、区内常规电源关停及区外电力大规模受进的局面，如何在目前能源变革大背景下，突破电网发展的常规思路，积极应用电网新技术发展苏州的骨干网架、提高苏州受端电网区外电力和清洁电力的消纳能力，提高电网大规模区外电力受进情况下的安全可靠水平，始终保持苏州电网的领先地位与样本意义，值得我们每个人深入思考。

　　苏州电网发展现状及面临的挑战

　　苏州电网是典型的受端电网，目前的输电格局是：区内有600多万千瓦燃煤火电接在500千伏电网、约700万千瓦左右的燃煤、燃气电源接在220千伏电网，目前苏州电网最大负荷约2360万千瓦，占全省总量的25%，是江苏电网重要的负荷中心，目前苏州电网供电除区内电源外，有相当部分电力主要依靠区外电力送入。长期以来，苏州全社会用电负荷保持了较为快速的增长，随着典范城市建设的加快，“两个替代”战略的不断推进，预计“十三五”、“十四五”期间，苏州仍然面临着负荷增长与电力受进“双增长”的局面，初步预计到2020年、2025年苏州电网负荷将达2800万千瓦、3100万千瓦，地区的区外最大电力受进2020年将达1000万千瓦，2025年将达1200万千瓦，需要在现有电网基础上考虑增加电网受电能力。

　　总体而言，苏州电网将面临三大挑战：一是随着电力受进需求不断增加，电网安全稳定运行面临更多挑战、原有的特高压站点的受电容量将存在瓶颈；二是苏州电网内部密集度不断提高，短路电流越来越难以控制，电网结构需要优化；三是苏州作为能源匮乏地区，与苏北地区大量清洁能源仅一江之隔，却无法直接使用。

　　苏州大规模受端电网的突破与升级

　　目前，江苏公司“世界一流电网”三项标杆工程的建设，使苏州电网迈入世界先进城市电网之列。面对后续挑战，若仍继续采用扩张式发展将使电网陷入增量不增效的低效模式之中，有必要加强创新驱动，引入新的技术示范项目，打造“世界一流电网”标杆工程2.0版，实现苏州大规模受端电网在安全稳定水平提升的“质”和电力受进能力提高的“量”这两方面的突破与升级。

　　示范应用超大容量特高压主变与柔性特高压直流。受制于用地紧张，苏州已无可能再有新的特高压变电站布点，而现有的特高压苏州站总规模仅为6台300万千伏安主变，其中苏州侧、上海侧各3台。后续随着负荷增长，研究提高1000千伏泰州—苏州特高压交流输电系统的输电能力，可考虑在苏州开展超大容量特高压主变应用，将特高压站300万主变增容为450万千伏安，并配套安装SVG等动态无功补偿设备，提高1000千伏特高压北环过江输电系统对苏州电网的受电能力和电压稳定水平，使苏州电网在不新增用地面积情况下受电能力增加50%，由目前的600万千瓦提高到800万千瓦，以保障苏州电网的受电需求，并使得特高压1000千伏东吴站成为世界上总容量和单台容量最大的交流变电站。有鉴于交流系统故障对锦苏直流造成的换相失败和闭锁等严重故障，对已有的锦苏特高压直流换流站进行技术改造，将晶闸管逆变器更换为模块化多电平换流器（MMC-VSC），彻底解决换相失败问题，大幅提高特高压交直混联系统的安全水平。

　　示范应用多端高压柔性直流输电技术。在苏州已有500千伏UPFC应用基础上，进一步加强柔性直流技术的应用：利用苏通GIL管廊工程预留的管廊资源，建设南通—苏州北部—苏州南部的三端柔直系统工程，具体工程设想为：在江北南通和苏州常熟分别建设二个柔直换流站，江北南通换流站端为一端、江南换流站为二端，柔直电压等级可选择660千伏、江北输送江南容量可达400万千瓦, 江南二端分别和苏州北部500千伏电网和苏州南部500千伏电网相联。工程建成后将成为世界上电压等级最高、容量最大的多端柔性直流输电工程，一方面使苏北风电、光伏等可再生能源直送苏州负荷中心，并使得江苏500千伏过江输电能力整体提升。另一方面加强苏州内部南北500千伏电网灵活互联，既解决苏州北部500千伏系统电力盈余送电苏州南部电网问题，又可提高苏州北部电网链式结构网架薄弱问题，并和已有的500千伏UPFC配合真正实现对苏州南部电网潮流输送的可控，在不提高短路电流的前提下电网互供互济能力显著提升。

　　试点应用超导新技术。超导技术具有零电阻特性，是适用于电力系统中的理想材料，随着高温超导技术的不断发展，超导技术的工程落地已成为可能。结合短路电流控制和输送功率双重需要，可在苏州率先试点应用500千伏、220千伏超导限流器，利用超导特性实现对短路电流的瞬间限制，可初步考虑在500千伏常熟—石牌的500千伏输电通道和苏州西供电分区内建设超导限流器，一方面在正常方式下不影响潮流的输送、满足正常方式的输电需要，另一方面在故障时可对短路电流进行限制。高温超导电缆在同电压等级比常规电缆的通流能力高出10～20倍，而损耗几乎为零，并且具有体积小、重量轻、对环境友好等优势，有望在未来城市电网发挥重要作用。在苏州地下通道紧张且传输潮流重的地点采用超导电缆供电的方案，可以解决城市不断增长的电力需求与通道建设困难之间的矛盾。

　　大规模受端电网的典型样本

　　通过上述电网先进技术的采用，既充分应对能源变革带来的挑战，也为经济发达城市在能源转型中的大规模受端电网提高高比例区外来电的安全可靠性及电网发展提供了典型的示范样本。

　　更加安全的大规模柔直混联受端电网示范。通过对苏州特高压超大容量主变应用、特高压同里换流站柔直模块化多电平改造、超导限流器等技术应用，苏州电网将进一步突破大规模、高比例区外来电受进给电网带来的安全问题、突破传输容量与电网密集程度的限制，从源头上解决苏州电网短路电流过高、直流换相失败问题，使得大规模受端电网具有更加灵活安全的电网结构、大幅度提高电网的可控性和利用效率，并为其他地区柔直混联受端电网解决此类问题提供新的经验与路径。

　　更加灵活的区域性互联电网示范。通过高电压等级大容量多端柔直建设，借助柔直装置的灵活控制能力，苏州电网将能够形成更加多样的运行态势与灵活的拓扑结构，对清洁能源接入与消纳提供更多的可能性，为其他区域性联网的灵活运行提供新的示范。

　　更加高效的城市电网示范。通过特高压超大容量增容、常温超导电缆等技术的应用，苏州电网将在减少增量的情况下，显著提升电网供电能力；同时，在苏州电网内部采用先进的柔直技术使得苏州电网能够方便的选择最为高效的潮流输送方式，这也减少了电网建设的用地需求。这将为其他城市电网如何破解工程建设困难、运行效率不高的难题提供有效示范。

　　（作者系国网江苏省电力公司经济技术研究院规划评审中心主任）