电网也装“红绿灯” 提升供电能力30%

8月27日，江苏省南京市用电需求依然居高不下。好在南京电网的安全稳定运行有充足保障——南京铁北220千伏变电站统一潮流控制器(以下简称UPFC)，已为它稳定“护航”991天。

从备受瞩目地登上世界电力科技之巅，到默默无闻时刻精准调节电网潮流，南京UPFC在过去近1000天中，始终稳定“在线”。它对电网潮流控制起到什么作用?对相关行业发展有什么影响?记者对此进行了采访。

给电网装上“红绿灯”

“对城市电网中电能的流量、流向进行灵活控制，一直是世界性难题。”江苏省电力公司副总经理、南京供电公司总经理陈刚表示，“‘统一潮流控制器’工程投运后，可以通过‘红绿灯’式的智能调节，控制电流的流向和流量，让电流高效流动，减少损耗，实现运行更经济。”

作为南京的负荷中心，220千伏西环网用电负荷占全市近三分之一。2013年，西环网最高负荷同比增长15.4%，增加30.9万千瓦，致使线路负荷加重，出现“拥堵”现象，其北部输电通道负载率超过81.3%。

“大城市的电力线路就和地面道路一样，形象地说就是有的线路‘吃不饱’，有的线路‘快撑爆’。”南京供电公司副总经理沈培锋解释道，“传统解决输电通道‘拥堵’问题的办法是更换大导线或新建线路。对南京西环网而言，前者需要停电，显然不行。而后者也是行不通的，假如增加一条空中输电线，需投资10亿元以上，但即使有钱，新线路在本就拥挤不堪的城市中也‘无处立足’。建地下输电管廊则更困难，不仅投资巨大，而且耗时长。”

在此背景下，2014年，国家电网公司将UPFC工程确立为重大科技示范工程，次年6月全面开工建设，投资2.2亿元。在保持南京现有网架结构不变、不新建输电通道的前提下，通过UPFC工程解决西环网潮流分布不均、供电能力不足等痼疾。

2015年12月11日，国家电网重大科技示范工程、江苏南京220千伏西环网UPFC工程投运。这是我国首个自主知识产权的UPFC工程，也是国际上首个使用模块化多电平换流(MMC)技术的UPFC工程。它由我国自主研发、设计、建设,标志着我国在柔性交流输电领域已走在世界前列。

提升供电能力30%

“UPFC工程利用的是欧姆定律。”国网江苏电科院总工李群告诉记者，“电力导线存在电阻，电阻阻碍的是电流，就如同道路不平则车速慢一样。想要使通过的电流增多，就必须增大电压。”

据了解，通过UPFC，可以在220千伏线路上施加最大不超过26.5千伏的电压，并确保稳定在上下10%的安全波动范围内。电压越大，通过电流越多，输送的电功率就越大。在“四两拨千斤”的“神功”下，这套本身只有180兆瓦容量的UPFC装置，竟可撬动500至600兆瓦的有功潮流。

在迎峰度夏、度冬等关键时期，该装置有效避免了核心线路越限及拉闸限电损失，解决了投运初期西环网“北紧南松”及中、远期“南紧北松”的潮流失衡问题，使得西环网潮流分布得更加均衡，大大增强了南京电网总体安全稳定供电能力。

2016年8月2日，华能南京电厂并网220千伏晓华线雷击故障跳闸，造成华能南京电厂1台30万千瓦的机组失电，减少出力24万千瓦。UPFC自动保护闭锁，北通道潮流从50万千瓦降到27万千瓦，避免了故障大电流穿越线路造成的线路过负荷和设备损坏。

2017年7月27日，南京电网用电负荷达1129.28万千瓦，创历史新高，同时造成了局部地区供电紧张。根据调度指令，南京供电公司通过UPFC将南京220千伏西环网北通道潮流由25万千瓦升至45万千瓦，避免了南通道的过负荷，全市供电平稳。

经科学测算，UPFC提升了南京西环网供电能力30%，约60万千瓦，年增供电量约25亿千瓦时，可替代一条投资10亿元以上的220千伏线路，实现节约土地360亩。

确立标准，立范未来

南京220千伏UPFC近1000天的实际运行，为江苏省积累了宝贵的运维经验，也令南京UPFC的管理规范成为了行业标准。

中国电机工程学会组织鉴定认为，该工程“成果整体达到国际领先水平”。全省共出版相关中文专著3部、英文专著1部。项目形成国网企业标准10项，获批成立IEC、IEEE标准工作组，主导编制UPFC系列国际标准4项。IEEE输配电委员会主席Daniel也对此给予高度评价：“为电网提高潮流控制能力提供了重要实践参考”“可促进新一代UPFC技术的国际化推广应用”。

据了解，南京UPFC工程的成果也对国家电网公司日后UPFC工程建设及运维起到了重要指导作用。2017年12月，江苏南部电网500千伏UPFC重大示范工程投运，就从中得到不少借鉴。

南京UPFC工程负责人刘泳告诉记者：“苏州UPFC工程的主接线图、后台界面、部分控保程序等都受到南京UPFC工程的影响，此外，运行规程，设备编号等也有所借鉴。苏州运行检修人员还分批次到南京驻站跟班学习运行管理经验。”不同的是，苏州的UPFC电压等级更高，而南京的功能更全面。“比如转换刀闸区就是南京UPFC独有的，因为有了它，南京的三套换流器可以互为备用，任意一台换流器都可以接在并联侧，也都可以接在串联侧。”

“UPFC的投运为公司提供了优秀的电网发展和人才培养平台。”陈刚表示，“凭借这样的平台，我们更有责任和动力不断推进科技创新，精益求精。”