<p class="ql-block">眾所周知，電燈的發(fā)明徹底改變了人們的生活方式，但電燈的背后卻隱藏著一場激烈的<b>世紀電流之戰(zhàn)，</b></p><p class="ql-block">這場戰(zhàn)爭的主角愛迪生和特斯拉為</p><p class="ql-block"><b>“直流電還是交流電更適合輸電”</b></p><p class="ql-block">吵得不可開交，他們一個堅持<b style="color:rgb(22, 126, 251);">直流</b></p><p class="ql-block">，一個力推<b style="color:rgb(237, 35, 8);">交流</b>。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">結(jié)果呢？</p><p class="ql-block">這場大戰(zhàn)以交流電勝出告終！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">但直流也沒下崗，愛迪生成為電燈之父，直流、交流各自精彩！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">逐漸成為電力傳輸?shù)膬纱笾髁?lt;/p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">時至今日，電力傳輸又遇到了新難題，想把海上風(fēng)電送回陸地，太遠！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">想擴容城市電網(wǎng)，沒地方架新線！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">想為偏遠地區(qū)通電，成本太高！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">傳統(tǒng)的輸電技術(shù)，開始力不從心</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">如果把電力傳輸比作倒啤酒，那么現(xiàn)在的問題就是，怎么在不換杯子的前提下，減少泡沫。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">答案就藏在本期要介紹的這項硬核技術(shù)里。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b><span class="ql-cursor">?</span>柔性？低頻？</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>到底啥段位？</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">中國科學(xué)院院士、國家電網(wǎng)公司副總工程師陳維江一句話總結(jié)：柔性低頻交流輸電的基本內(nèi)涵就是借助于電力電子技術(shù)靈活變換頻率，在0～50赫茲內(nèi)選擇合適的頻率，提高輸送容量，提高系統(tǒng)的柔性控制能力，應(yīng)該說是一種高效、新型的交流輸電技術(shù)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">咱們先來拆詞看本質(zhì) :</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="color:rgb(22, 126, 251);">低頻</b></p> <p class="ql-block">簡而言之，就是將頻率降到50赫茲以下（通常為15～20赫茲）之間進行交流輸電。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>我國電網(wǎng)采用的正弦交流電頻率為50赫茲（也就是1秒之內(nèi)，電壓、電流做50次周期性變換）</b>。但是，用50赫茲或60赫茲的工頻交流輸電有個致命缺點——距離越遠，損耗越大。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">而柔性低頻輸電技術(shù)是通過柔性交—交變頻站將工頻電力轉(zhuǎn)換為低頻傳輸，或是直接傳輸由可再生能源發(fā)出的低頻電力（通常為15～20赫茲），從而<b>實現(xiàn)降低線路電抗、提升輸電距離與傳輸容量的目的</b>。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">有點復(fù)雜看不懂？</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">我們還是用倒啤酒來形容一下：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">杯中啤酒=有效電量</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">泡沫=線路損耗</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">50赫茲工頻交流=猛猛倒，泡沫多</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">直流=換瓶子</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">柔性低頻=慢倒、少沫、不換瓶，杯子（電纜）不變，杯中啤酒的量（有效電量）翻倍！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">那么具體有多大的改變呢？</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">感興趣的朋友</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">可以來看看專業(yè)的理論推導(dǎo)</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">假設(shè)輸電頻率由50赫茲降低為50/3赫茲，且忽略線路電阻，根據(jù)式（1）、式（2）所示的線路靜穩(wěn)極限功率和電壓降落公式，由于線路的電抗降低為工頻的1/3，理論上靜穩(wěn)極限功率將增大3倍，電壓波動也相應(yīng)減小。</p> <p class="ql-block">式中：Pmax為線路靜穩(wěn)極限功率，代表線路在保證小干擾穩(wěn)定下能傳輸?shù)臉O限功率；X為線路電抗，與輸電頻率成正比；U為線電壓；ΔU為線路壓降；Q為線路無功功率。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">然而，對于實際線路尤其是電纜，輸送容量主要受到充電功率限制，根據(jù)式（3）、式（4），降低頻率理論上將減少2/3的充電無功功率，釋放大量線路容量用于有功傳輸。</p> <p class="ql-block">式中：Qc為電纜充電無功功率；C為電纜電容；l為電纜距離；SN為視在功率；PR為最大有功傳輸容量。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">（公式截自參考文獻）</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="color:rgb(22, 126, 251);">柔性</b></p> <p class="ql-block">柔性通常指的是系統(tǒng)具有高度的可控性和靈活性。具體來說，這種“柔性”體現(xiàn)在能夠通過電力電子設(shè)備（如變頻器）對電能進行靈活控制，包括但不限于靈活調(diào)控電能的頻率、相位、電壓等級等。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">頭條君給你翻譯成“人話”就是</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">電能怎么走，聽我的！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">靈活調(diào)節(jié)</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">指哪兒打哪兒～</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這種靈活性使得輸電系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的運行條件和需求，比如在不同場景下優(yōu)化輸電效率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以及更好地集成可再生能源等，讓輸電過程更加高效、穩(wěn)定。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">·</p><p class="ql-block">由此</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">給電流換個“節(jié)奏”</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">還能靈活調(diào)控</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這不是妥妥地、穩(wěn)穩(wěn)地</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">把電送到遠方啦！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>柔性低頻輸電</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>有啥“超能力”？</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">柔性低頻輸電</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">可不是只有降低頻率這么簡單</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">與工頻交流輸電和直流輸電相比</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">它還有好多“超能力”呢！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">看招——</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>柔性功率支撐：哪里缺電補哪里！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">柔性低頻輸電系統(tǒng)具備靈活的潮流調(diào)控能力，能夠根據(jù)不同供區(qū)的需求，靈活調(diào)配電力資源，維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>輸送能力提升：低頻、低損，效率翻倍！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">通過降低系統(tǒng)傳輸頻率，交流線路的載流量顯著提升，充電無功降低，從而有效提升線路的輸送容量和輸電距離。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>強組網(wǎng)性能：現(xiàn)有設(shè)備直接復(fù)用，優(yōu)勢延續(xù)！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">柔性低頻輸電本質(zhì)上仍屬于交流輸電，可以使用交流開關(guān)和變壓器實現(xiàn)組網(wǎng)和電壓等級變換。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>降低成本：少建一座換流站≈省出一個“小目標”，自封一個“省錢能手”不為過吧！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">采用柔性低頻輸電技術(shù)路線，當(dāng)機組直接輸出低頻電能時，送端不再需要建設(shè)換流站，只需通過低頻升壓站直接提升電壓等級。相比柔性直流輸電，在海上風(fēng)電送出場景中，柔性低頻輸電省去了海上換流站建設(shè)、運維成本，同時減少多步換流損耗；而相比工頻交流送出方案，柔性低頻輸電無須配置多回海纜線路或增設(shè)海上無功補償平臺，可以有效減少投資。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">適用性廣：</p><p class="ql-block">原動機友好，無須“二次翻譯”！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">柔性低頻輸電適用于風(fēng)電、水電等低轉(zhuǎn)速原動機，常規(guī)永磁直驅(qū)風(fēng)電機組通過改變風(fēng)機換流器控制策略即能輸出低頻電力，對于海上風(fēng)電低頻送出領(lǐng)域有良好的適用性。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">綜上，柔性低頻輸電有五大優(yōu)勢：靈活、高效、環(huán)保、經(jīng)濟、可靠。</p> <p class="ql-block"><strong>柔性低頻輸電</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><strong>都能用在哪？</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">柔性低頻輸電的這些“超能力”</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">當(dāng)下都有哪些應(yīng)用場景呢？</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">場景一：偏遠海島地區(qū)供電</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">對于那些遠離大陸的海島，低頻輸電可是派上了大用場。通過低頻海纜，將陸上的電能經(jīng)濟、高效地送到海島上，讓海島居民也用上穩(wěn)定、可靠的電。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2022年6月，臺州35千伏柔性低頻輸電工程順利投運，<b>這是國內(nèi)首個柔性低頻輸電示范工程</b>。這個工程成功地將大陳島的海上風(fēng)電輸送到陸上電網(wǎng)，為海上風(fēng)電資源的優(yōu)化配置搭建了關(guān)鍵的“橋梁”。</p> <p class="ql-block">這個工程不僅驗證了柔性低頻輸電技術(shù)的可行性，還填補了相關(guān)研究的空缺，為后續(xù)的低頻項目推進奠定了堅實基礎(chǔ)。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">場景二：城市電網(wǎng)互聯(lián)及擴容</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">城市電網(wǎng)想擴容卻沒地方架新線，那就直接在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上改造升級！依靠柔性低頻輸電技術(shù)，在現(xiàn)有線路兩端建設(shè)變頻裝置，降低輸電頻率，提升輸電容量。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">此外，低頻輸電還可實現(xiàn)供區(qū)合環(huán)運行和多端組網(wǎng)，在解決分區(qū)間潮流調(diào)控的同時，增強分區(qū)間潮流互濟能力，不增加系統(tǒng)短路電流，相比柔性直流輸電顯著降低直流斷路器、直流變壓器的成本。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">由此，城市電網(wǎng)互聯(lián)so easy！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2023年6月30日，杭州220千伏柔性低頻輸電工程正式投運。這是<b>當(dāng)前國際上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性低頻輸電工程</b>。</p> <p class="ql-block">在杭州高溫天氣下，這個工程憑借一身的“超能力”，為兩個供區(qū)之間提供了<b>30萬千瓦的靈活電能支撐</b>。哪里缺電補哪里，更好地保障了居民的用電需求。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">場景三：中遠距離海上風(fēng)電送出</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">中遠距離海上風(fēng)電送出是柔性低頻輸電施展拳腳的“主場”。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">我國海上風(fēng)能資源儲量豐富，開發(fā)潛力巨大。近年來，我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)取得了長足進步。數(shù)據(jù)顯示，2023年海上風(fēng)電累計裝機規(guī)模占到了全球海上風(fēng)電總裝機的一半；2024年，全國海上風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機規(guī)模達到404萬千瓦，累計并網(wǎng)容量達4127萬千瓦，連續(xù)4年居全球首位。預(yù)測到2030年，國內(nèi)海上風(fēng)電總裝機將達到2億千瓦。</p> <p class="ql-block">送出中遠距離海上風(fēng)電，用傳統(tǒng)的工頻交流輸電方式效率較低，而直流輸電成本又高。柔性低頻輸電憑借一身的“超能力”讓這些問題迎刃而解。電力不僅送得遠、損耗低，還經(jīng)濟實惠、靈活可靠！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">可以預(yù)見，柔性低頻技術(shù)輸電將在海上風(fēng)電的發(fā)展中，發(fā)揮巨大的作用。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在“雙碳”目標驅(qū)動下，我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型持續(xù)推進，新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建，新能源占比不斷提升。如何服務(wù)新能源高質(zhì)量發(fā)展？低頻輸電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用恰逢其時。它不僅解決了當(dāng)前輸電技術(shù)的“卡脖子”問題，還為未來的能源發(fā)展提供了更多的可能性。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">從愛迪生的直流到特斯拉的交流</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">再到今天的柔性低頻交流</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">電力人一直在追求一件事：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">讓電跑得更遠、更穩(wěn)、更便宜</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">還要更綠！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">讓我們一起期待柔性低頻輸電</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這項“硬核”技術(shù)在未來的表現(xiàn)吧！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>一個小彩蛋</b></p><p class="ql-block">下次再有人問你：“柔性低頻輸電是啥？”</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">你就告訴他：“把啤酒倒慢點，泡沫少了，杯中酒量翻倍。輸電也是這么個理兒！”</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">撰稿&責(zé)編｜甘雨</p><p class="ql-block">美編｜張競?cè)?李彥</p><p class="ql-block">感謝｜國網(wǎng)電科院（南瑞集團） 國網(wǎng)浙江電力</p><p class="ql-block">郭海山 周淼 朱斐白 丁豪 陳俊</p> <a href="https://mp.weixin.qq.com/s/_WKcL9FcgHiDSPH76zewHQ" >查看原文</a> 原文轉(zhuǎn)載自微信公眾號,著作權(quán)歸作者所有 <p class="ql-block"><a href="http://www.h-ceramic.com.cn/5etyqb83" target="_blank">竭盡所“能” 護您清涼一夏</a></p> <p class="ql-block"><a href="http://www.h-ceramic.com.cn/5etyj6z7" target="_blank">國家能源局發(fā)布2024年度中國電力市場發(fā)展報告</a></p> <p class="ql-block"><a href="http://www.h-ceramic.com.cn/5etpznab" target="_blank">一圖讀懂· 全國統(tǒng)一電力市場打通“最后一公里”</a></p> <p class="ql-block"><a href="http://www.h-ceramic.com.cn/5et7ytrp" target="_blank">2025年電力行業(yè)職業(yè)技能競賽（電能質(zhì)量管理員）圓滿落幕</a></p>