DQZHAN技術訊：UPFC 推動電網智能化發展
2017年9月12日，上海220千伏蘊藻浜變電站UPFC2258線啟動，標志著上海首套統一潮流控制裝置（UPFC）示范工程正式建成。該工程是世界頭個將絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為主功率元件的UPFC工程，其成功投運意味著國家電網公司在UPFC關鍵技術的掌握上又邁進了一大步。
隨著城市規模的不斷發展擴大，特別是像上海這樣的特大城市，核心區域用電負荷激增與供電能力無法快速提升之間的矛盾日益凸顯，而其他區域出現電能過剩的現象，導致設備重載和輕載問題并存，電網輸電能力無法得到充分利用。UPFC相當于電網電能的“智能交通控制系統”，在現有電網架構的基礎上，靈活、有序地控制輸電線路上的電能流量，使得潮流分布更加均勻，保證電網**穩定運行。
示范工程投運意義重大
上海UPFC示范工程位于220千伏蘊藻浜變電站北側。UPFC成套裝置安裝在蘊藻浜—閘北電廠三回線路蘊藻浜側，核心設備包括模塊化多電平結構的MMC換流閥、一臺容量10萬千伏安的并聯變壓器、一臺容量10萬千伏安的串聯變壓器和雙冗余配置的串聯旁路裝置。該工程2016年9月完成可研批復，11月獲得政府核準，12月完成初設，2017年1月**開工建設，2017年9月工程順利投運。
上海UPFC示范工程順利投運對上海電網具有四個方面的重大意義。
首先，可提高蘊閘通道斷面輸送能力，滿足上海北部地區電網供電需求。蘊藻浜—閘北斷面的輸送能力為52萬千瓦，銀山—洞庭的線路增容后整個過江通道的輸送能力約為57萬千瓦。因此，從閘北森林洞庭地區整體來看，地區負荷預計約114萬千瓦，正常運行時森林變電站分母運行，地區電網供電能力也已出現缺額。為提高蘊藻浜—閘北斷面輸送能力，通過對閘蘊2205和閘鐵2212架空導線實施動態增容使其達到電纜段31萬千瓦的輸送容量。此時，由于閘蘊2258線路阻抗較小，潮流向2258線偏移，整個閘蘊通道的輸送能力可由52萬千瓦提高至約58萬千瓦。通過在閘蘊2258線路安裝統一潮流控制器，可將蘊藻浜—閘北斷面輸送能力從58萬千瓦進一步提高至62萬千瓦，滿足閘森地區供電需求。
其次，可提供動態無功支撐，提高上海電網電壓穩定性。為大規模消納西南水電，上海電網受電比例超過60%的時間每年長達7個月，疊加調峰因素，電網長時間處于“強饋入、弱開機”狀態，電壓穩定問題凸顯。經分析，蘊藻浜站所在楊行分區為上海電網電壓穩定薄弱點。UPFC投運后，可顯著提高該地區電壓穩定性，若在蘊藻浜站再加裝±50兆乏的UPFC，可提高嚴重故障下上海電網電壓穩定裕度50萬千瓦，約占總負荷的1.6%。
第三，可動態調節電壓，平衡分區無功缺口。上海電網為典型城市電網，一方面，線路電纜化率高，無功充電功率大；另一方面，用電峰谷差大，輕負荷時段無功消耗降低，造成感性無功平衡困難。低谷時段閘北森林所在的楊行分區，感性無功缺額達到110兆乏?？紤]到閘森地區周邊均為電纜線路，UPFC提供動態無功補償有利于吸收系統多余的無功充電功率，實現無功就地平衡。
*后，可推動技術**和產業升級。上海UPFC工程依托國家863計劃課題，是國家電網公司重點科技項目。該工程顯著提高了上海電網的整體科技含量，利用**技術有效解決了潮流分布不均、城市供電能力不足等難題，使電網潮流由自然分布轉變為智能化靈活控制，推動了上海電網向**、高效、經濟、清潔、互動現代電網升級。工程建成后可減少上海電網對閘北燃汽輪機電廠的依賴，大幅節省發電耗資，減少碳排放。
示范工程**技術發展
一直以來，世界各國都很關注UPFC技術，并且早已有工程應用。相對而言，國外UPFC技術存在換流閥驅動復雜損耗大、變壓器結構復雜且占地面積大、可擴展性和移植性差等缺點。
國家電網公司雖起步較晚，但在技術**上已經實現了**超越。上海UPFC工程是全球首套全戶內緊湊型統一潮流控制器，占地約3.5畝，較同類工程節省占地面積75%，適用于城市核心區；采用了自主研發的**技術，整體設備運行噪音極低；**采用正壓無塵工藝施工，創造綠色友好施工環境；裝置采用串并聯混合方式接入系統，具有四種運行模式，可根據系統運行需要靈活切換；通過直接補償220千伏電網動態無功，減少無功穿越電壓層級，有效提高了220千伏電網電壓穩定性。工程功能強大，環境友好，在控制功能和精度、換流器性能等方面均達到了國際**水平。
上海UPFC工程投運至今，完成了現場UPFC、單STATCOM、雙STATCOM、SSSC模式的系統試驗驗證，特別是SSSC模式在小潮流低功率因數下的運行控制難題被攻克。整個系統運行正常穩定，實現了正常工況下對線路潮流的精準控制和故障狀態下輸電功率的緊急控制，提升了電網的供電能力和可靠性，取得了顯著的經濟和社會效益。
UPFC全稱是Unified Power Flow Controller，即“統一潮流控制器”。UPFC是由并聯補償的STATCOM（靜止同步補償器）和串聯補償的SSSC（靜止同步串聯補償器）有機結合構成的新型潮流控制裝置，僅通過控制規律的改變，就能實現并聯補償、串聯補償和移相等功能。簡單來講，UPFC能同時控制系統線路有功功率、無功功率和節點電壓這三個基本狀態量，從而達到合理控制線路潮流、實現經濟運行和提高系統電壓穩定性等目的。
