貴州省地處云貴高原，冬季從北方來的冷空氣與從南方爬升的暖濕氣流在此交匯，形成特殊的“準靜止鋒”，加之氣溫常在零攝氏度以下徘徊，獨特的地理和氣候環境極易造成冰雪凝凍災害。據貴州省氣象局的統計，從1961年至今，貴州省共有119次省級冰凍過程，出現次數之多、持續時間之長、危害程度之高均位居全國首位。2008年初，貴州電力系統遭受了最嚴重的冰凍災害，給貴州電力系統造成巨大損失，對社會民生帶來巨大影響。

2008年冰災后，貴州電網公司在南方電網公司的統一協調指揮下，投入巨額科研資金，研發了一系列直流融冰裝置以應對電網冰災，并大規模推廣應用。從第一代以晶閘管為器件的直流融冰裝置、第二代帶SVC功能的直流融冰裝置，逐步發展到第三代以IGBT為器件的新型柔性直流融冰裝置。至今共有61套各種直流融冰裝置在貴州電力系統中應用，其中第三代新型柔性直流融冰裝置4套。這些防冰技術裝備極大地減輕了貴州電力系統的冰災損失，但在較長的時間范圍內，全球氣候變暖的趨勢還不會發生根本轉變，極端氣候條件出現的概率還在增大，冰雪凝凍災害還將是貴州電力系統長期面臨的嚴峻挑戰。

高比例新能源接入是貴州電力系統面臨的新問題

貴州電力系統火電為主力、水火共濟的電網面臨高比例新能源接入的問題。根據《貴州省電力發展“十四五”規劃》，至2025年，全省裝機容量風電900萬千瓦、光伏3100萬千瓦、生物質發電85萬千瓦，新能源總裝機容量達到4085萬千瓦，占比超過40%；預計2030年，全省風電裝機容量1300萬千瓦、光伏4700萬千瓦、生物質發電285萬千瓦、抽水蓄能270萬千瓦，新能源裝機占比接近60%。

隨著風、光、生物質等新能源發電裝機容量呈爆炸性增長，必將給電網的穩定運行帶來諸多嚴峻挑戰。首先，風光等新能源發電裝機不同于傳統的同步發電機組，其穩態特性和暫態特性均與傳統水火機組大不一樣，其大規模接入將對電網的頻率穩定、電壓穩定和暫態穩定帶來極其深遠的影響。光伏發電依靠太陽能，完全沒有轉動慣量，無法向系統提供阻尼。變速恒頻風電機組采用電力電子裝置上網，使得電磁功率與機械功率解耦，無法向電網提供轉動慣量，對電網的頻率穩定也產生不利影響。其次，風力和光伏發電的出力均不穩定，受氣象環境條件的限制較大，盡管風光出力預測已越來越準確，但在以新能源為主體的新型電力系統中，電網調峰和新能源消納依然面臨巨大挑戰。最后，變速風電機組在連續運行和切換過程中，會產生電壓波動和閃變，帶來高次諧波，還會產生電力系統的電壓穩定問題。

柔性直流融冰裝置的功能復用技術探索

為解決風、光等新能源大規模接入帶來的頻率穩定、電壓穩定和暫態穩定問題，利用柔性直流輸配電技術，建立新型“源、網、荷、儲”互聯互補電力網絡，以提升高比例新能源送端局部電網的頻率穩定、電壓穩定和諧波抑制能力，變得勢在必行。結合貴州電網新能源富集的西部地區同時也是電力系統的重冰區的特點，可以優先在貴州畢節、六盤水等新能源富集地區建設大容量柔性直流融冰裝置的同時，試點建設集中式儲能電站，包括網側儲能調節和新能源柔性接入“一體多用”，做到抵御冰災與應對新能源大規模接入的“一箭雙雕”。

第三代新型柔性直流融冰裝置采用基于全橋型MMC的拓撲結構，與STATCOM裝置結構完全一致，僅是應用場景不同。在貴州電網現有建設的柔性直流融冰裝置中，已實現直流融冰與動態無功補償的功能復用。隨著貴州電網西部地區新能源接入比例的日趨提高，迫切需要解決間歇性電源的調節問題和“雙高”電力系統的穩定問題。在現有柔性直流融冰技術的基礎上延展其功能，研發更新一代的兼具直流融冰功能與功率變換功能的通用能量路由裝置。該裝置在前述直流融冰和無功補償功能復用的基礎上，在直流側引入大容量儲能裝置，利用電力電子暫態響應速度快(通常可以達到10毫秒以內)的特點，大型儲能站系統可以在電網故障時，快速向系統注入有功功率，從而提高系統的頻率穩定性。同時，大型集中式變電站儲能系統還有利于新能源的消峰填谷，降低新能源棄風棄光的概率。

積極攻關關鍵技術 拓展防冰裝備應用場景

貴州電網對直流融冰裝置兼具網側儲能的技術路線進行了詳細的調研和分析。由于輸電線路直流融冰的硬性要求，柔性直流融冰裝置的容量通常都比較大，十分有利于功能復用的大容量儲能站建設。但為了實現輸電長線路的融冰，柔性直流融冰裝置的直流輸出電壓較高，通常大于±10千伏。為此，利用柔性直流融冰裝置的直流母線作為共用母線，需要解決電化學儲能系統與電網之間的直流電壓匹配問題，以及解決蓄電池組接入中壓直流母線(±10千伏、±20千伏)的問題。一條可行的技術路線是將蓄電池組經DC/DC升壓制成功能子模塊，再將多個功能子模塊采用級聯模式串聯接入中壓直流母線，每一個串聯支路可以模塊化設計、模塊化制造。更多模塊化支路并聯，匯聚于同一條中壓直流母線，可以形成大型儲能站系統。目前國內尚未有成熟樣機，貴州電網由于具備柔性直流融冰裝置應用場景這一先天優勢，很可能實現這一新技術的研究突破和示范應用。

貴州省電力系統新能源富集的地區同時也是電力系統的重冰區，使得防冰需求與新能源大規模接入的需求高度重合。因而，在貴州省新型電力系統建設過程中，做好前期規劃，統籌建設需求，可將為新能源大規模接入而新建的變電站，打造成兼具直流融冰功能與功率變換功能的通用能量路由節點，實現網源荷儲的協同，在提升新能源消納能力的同時，提升電網應對極端天氣的韌性。另外，針對貴州電網已部署的幾十套融冰裝置，可考慮在未來由于老化而改造和更新時，從規劃設計上統籌考慮，保障替代裝置在直流融冰和功率變換上的功能復用。為此，貴州電網應利用南網防冰減災聯合實驗室平臺，采用產學研協同創新模式，部署相關項目研究，攻關關鍵技術和關鍵裝備，并進行示范應用，為構建具有貴州特色的以新能源為主體的新型電力系統打好基礎。