8月27日，江蘇省南京市用電需求依然居高不下。好在南京電網的安全穩定運行有充足保障——南京鐵北220千伏變電站統一潮流控制器（以下簡稱UPFC），已為它穩定“護航”991天。
從備受矚目地登上世界電力科技之巔，到默默無聞時刻精準調節電網潮流，南京UPFC在過去近1000天中，始終穩定“在線”。它對電網潮流控制起到什麼作用？對相關行業發展有什麼影響？記者對此進行了採訪。
文丨本報記者 呂銀玲 通訊員 何劼 楊陽
給電網裝上“紅綠燈”
“對城市電網中電能的流量、流向進行靈活控制，一直是世界性難題。”江蘇省電力公司副總經理、南京供電公司總經理陳剛表示，“‘統一潮流控制器’工程投運後，可以通過‘紅綠燈’式的智能調節，控制電流的流向和流量，讓電流高效流動，減少損耗，實現運行更經濟。”
作為南京的負荷中心，220千伏西環網用電負荷佔全市近三分之一。2013年，西環網最高負荷同比增長15.4%，增加30.9萬千瓦，致使線路負荷加重，出現“擁堵”現象，其北部輸電通道負載率超過81.3%。
“大城市的電力線路就和地面道路一樣，形象地說就是有的線路‘吃不飽’，有的線路‘快撐爆’。”南京供電公司副總經理沈培鋒解釋道，“傳統解決輸電通道‘擁堵’問題的辦法是更換大導線或新建線路。對南京西環網而言，前者需要停電，顯然不行。而後者也是行不通的，假如增加一條空中輸電線，需投資10億元以上，但即使有錢，新線路在本就擁擠不堪的城市中也‘無處立足’。建地下輸電管廊則更困難，不僅投資巨大，而且耗時長。”
在此背景下，2014年，國家電網公司將UPFC工程確立為重大科技示範工程，次年6月全面開工建設，投資2.2億元。在保持南京現有網架結構不變、不新建輸電通道的前提下，通過UPFC工程解決西環網潮流分佈不均、供電能力不足等痼疾。
2015年12月11日，國家電網重大科技示範工程、江蘇南京220千伏西環網UPFC工程投運。這是我國首個自主知識產權的UPFC工程，也是國際上首個使用模塊化多電平換流（MMC）技術的UPFC工程。它由我國自主研發、設計、建設,標誌著我國在柔性交流輸電領域已走在世界前列。
提升供電能力30%
“UPFC工程利用的是歐姆定律。”國網江蘇電科院總工李群告訴記者，“電力導線存在電阻，電阻阻礙的是電流，就如同道路不平則車速慢一樣。想要使通過的電流增多，就必須增大電壓。”
據瞭解，通過UPFC，可以在220千伏線路上施加最大不超過26.5千伏的電壓，並確保穩定在上下10%的安全波動範圍內。電壓越大，通過電流越多，輸送的電功率就越大。
在“四兩撥千斤”的“神功”下，這套本身只有180兆瓦容量的UPFC裝置，竟可撬動500至600兆瓦的有功潮流。在迎峰度夏、度冬等關鍵時期，該裝置有效避免了核心線路越限及拉閘限電損失，解決了投運初期西環網“北緊南松”及中、遠期“南緊北松”的潮流失衡問題，使得西環網潮流分佈得更加均衡，大大增強了南京電網總體安全穩定供電能力。
2016年8月2日，華能南京電廠併網220千伏曉華線雷擊故障跳閘，造成華能南京電廠1臺30萬千瓦的機組失電，減少出力24萬千瓦。UPFC自動保護閉鎖，北通道潮流從50萬千瓦降到27萬千瓦，避免了故障大電流穿越線路造成的線路過負荷和設備損壞。
2017年7月27日，南京電網用電負荷達1129.28萬千瓦，創歷史新高，同時造成了局部地區供電緊張。根據調度指令，南京供電公司通過UPFC將南京220千伏西環網北通道潮流由25萬千瓦升至45萬千瓦，避免了南通道的過負荷，全市供電平穩。
經科學測算，UPFC提升了南京西環網供電能力30%，約60萬千瓦，年增供電量約25億千瓦時，可替代一條投資10億元以上的220千伏線路，實現節約土地360畝。
確立標準，立範未來
南京220千伏UPFC近1000天的實際運行，為江蘇省積累了寶貴的運維經驗，也令南京UPFC的管理規範成為了行業標準。
中國電機工程學會組織鑑定認為，該工程“成果整體達到國際領先水平”。全省共出版相關中文專著3部、英文專著1部。項目形成國網企業標準10項，獲批成立IEC、IEEE標準工作組，主導編制UPFC系列國際標準4項。IEEE輸配電委員會主席Daniel也對此給予高度評價：“為電網提高潮流控制能力提供了重要實踐參考”“可促進新一代UPFC技術的國際化推廣應用”。
據瞭解，南京UPFC工程的成果也對國家電網公司日後UPFC工程建設及運維起到了重要指導作用。2017年12月，江蘇南部電網500千伏UPFC重大示範工程投運，就從中得到不少借鑑。
南京UPFC工程負責人劉泳告訴記者：“蘇州UPFC工程的主接線圖、後臺界面、部分控保程序等都受到南京UPFC工程的影響，此外，運行規程，設備編號等也有所借鑑。蘇州運行檢修人員還分批次到南京駐站跟班學習運行管理經驗。”不同的是，蘇州的UPFC電壓等級更高，而南京的功能更全面。“比如轉換刀閘區就是南京UPFC獨有的，因為有了它，南京的三套換流器可以互為備用，任意一臺換流器都可以接在並聯側，也都可以接在串聯側。”
“UPFC的投運為公司提供了優秀的電網發展和人才培養平臺。”陳剛表示，“憑藉這樣的平臺，我們更有責任和動力不斷推進科技創新，精益求精。”
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