在物理學(xué)中，薛定諤貓這一思想實(shí)驗(yàn)大名鼎鼎。拋開量子學(xué)意義，單說那只貓，事實(shí)上還是挺可憐的，因?yàn)樗芊翊┰侥侵蝗萜髦荒苈犔煊擅驗(yàn)殍D的半衰與否半點(diǎn)由不得它。
很多行業(yè)都會(huì)遇到這種不想遇到但又不得不面對(duì)的時(shí)刻，比如說電網(wǎng)短路故障，尤其是在新能源擔(dān)任主力的電力系統(tǒng)，電網(wǎng)擾動(dòng)更是頻繁，所帶來的短路故障的頻次更多。
要在用戶沒有察覺的情況下迅速恢復(fù)供電，這時(shí)就需要故障穿越技術(shù)。這一“穿越技術(shù)”中有兩個(gè)要點(diǎn)，一是時(shí)間要超級(jí)短，二是對(duì)用戶的影響要小到察覺不到。
在沙特紅海新城1.3GWh微網(wǎng)項(xiàng)目中，華為數(shù)字能源以黑科技實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，完美“穿越”，這在新能源電網(wǎng)建設(shè)行業(yè)是首創(chuàng)的技術(shù)。
黑科技視頻欄目《比特與瓦特》最新一期介紹了這一技術(shù)。《比特與瓦特》是由華為數(shù)字能源策劃并推出，這一欄目的誕生根植于“比特(Bit)”管理“能源(Watt)”這一電力電子技術(shù)變局，數(shù)字技術(shù)與能源技術(shù)的碰撞，讓能源和電力系統(tǒng)的構(gòu)建更加胸有成竹。華為準(zhǔn)確地把握了這一趨勢(shì)與變局，作為數(shù)字技術(shù)頂尖企業(yè)，內(nèi)部多年來吸納了大量ICT、電力電子等領(lǐng)域的科學(xué)家，他們對(duì)技術(shù)的理解和洞察，可以帶來專業(yè)且深入的科學(xué)觀點(diǎn)，幫助大眾了解數(shù)字能源黑科技的真實(shí)用途。
在《比特與瓦特》欄目中，比特(Bit)和瓦特(Watt)兩個(gè)抽象概念被立體起來，化身為兩個(gè)可愛的二次元小人兒，他們穿越次元壁，拜訪專家，請(qǐng)數(shù)字能源專家結(jié)合落地實(shí)踐，對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行解讀。
此次，比特和瓦特拜訪的是華為數(shù)字能源高級(jí)專家佘宏武博士，請(qǐng)他介紹了體現(xiàn)在全球首個(gè)GW級(jí)100%新能源供電的獨(dú)立微網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)中獨(dú)具創(chuàng)新力的離網(wǎng)故障穿越技術(shù)。
短路的內(nèi)外因
華為的這一新技術(shù)是為了解決短路故障隱患，讓我們先來了解一下短路故障是何方“妖孽”。電力系統(tǒng)的短路故障，是指一相或多相載流導(dǎo)體接地或不通過負(fù)荷互相接觸，由于此時(shí)故障點(diǎn)的阻抗很小，致使電流瞬時(shí)升高，短路點(diǎn)以前的電壓下降，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行極為不利。
佘宏武介紹了引發(fā)短路故障最根本的兩個(gè)原因。從內(nèi)因來說，“新能源電力來源的間歇性和不穩(wěn)定性帶來了新能源發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定，”從而造成電網(wǎng)擾動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)受到擾動(dòng)，系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)偏離了允許值，尤其是電壓和頻率處于非正常狀態(tài)，就容易造成短路故障，影響電力系統(tǒng)中設(shè)備的正常工作。
二是外因。佘宏武介紹說：“還有一些外因可能造成短路故障。這些外因包括，樹枝搭接、設(shè)備絕緣故障、人員誤操作等。這些故障都有可能帶來電網(wǎng)擾動(dòng)，從而造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定。”
這時(shí)候，電網(wǎng)的故障穿越能力就非常重要。這種技術(shù)的最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是，當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起電力電壓或頻率變化時(shí)，在一定的電壓、頻率變化范圍和時(shí)間間隔內(nèi)，發(fā)電系統(tǒng)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，且平穩(wěn)過渡到正常運(yùn)行狀態(tài)。
簡(jiǎn)而言之就是電力系統(tǒng)通過自身調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，在短路故障還沒有造成影響之時(shí)，就恢復(fù)了電路正常供電，就像薛定諤的那只貓，安全穿越那個(gè)匣子，毫發(fā)無傷。
紅海項(xiàng)目故障穿越難在何處
故障穿越技術(shù)在傳統(tǒng)新能源并網(wǎng)型電力系統(tǒng)中是常用技術(shù)之一。佘宏武介紹了其技術(shù)原理：“當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障，儲(chǔ)能變流器(PCS)通過限制自身的電流，在故障切除、電網(wǎng)恢復(fù)后重新恢復(fù)供電。”
但是這一技術(shù)方案在新能源構(gòu)網(wǎng)型電力系統(tǒng)中并不適用，尤其是對(duì)于構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)作為主電源的紅海微網(wǎng)。
佘宏武介紹了新能源構(gòu)網(wǎng)型電力系統(tǒng)解決短路故障的兩大要點(diǎn)。當(dāng)遭遇短路故障時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)首先需要提供一定的電流來切除故障，協(xié)助穿越。這種電流被稱為短路電流。其次在故障切除后，快速重建電網(wǎng)電壓，重新恢復(fù)穩(wěn)定供電。
因?yàn)榧t海新城電力系統(tǒng)圍繞1.3GWh儲(chǔ)能系統(tǒng)建立，佘宏武介紹說：“在發(fā)生故障時(shí)，儲(chǔ)能變流器能夠提供的穿越性電流有限，故障可能無法被準(zhǔn)確識(shí)別和及時(shí)切除，就無法恢復(fù)正常供電。”
這個(gè)時(shí)候華為用什么方案來解決這一技術(shù)難題?
兩項(xiàng)技術(shù)坐鎮(zhèn)，故障不足為懼
先說答案，華為巧妙地運(yùn)用了兩個(gè)技術(shù)方案——微網(wǎng)繼電保護(hù)方案、離網(wǎng)故障穿越技術(shù)——來解決這一難題。
對(duì)于電力系統(tǒng)安全來說，繼電保護(hù)是最主要的，它可以準(zhǔn)確快速地切除故障，是防御大停電的第一道防線。常規(guī)繼電保護(hù)方案是利用短路故障時(shí)電氣量的變化，來構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)，包括電流增大、電壓降低、電流與電壓之間的相位角改變等。但是對(duì)于脫離電網(wǎng)的紅海微網(wǎng)系統(tǒng)，這些方案并不完全直接適用。
佘宏武介紹說：“華為創(chuàng)造性地提出了微網(wǎng)繼電保護(hù)方案，這種方案的獨(dú)特之處在于，不依賴故障電流的幅值，可以快速、準(zhǔn)確地切除故障路線。”
故障穿越能力不是新鮮技術(shù)，新鮮的是華為在此基礎(chǔ)上，圍繞儲(chǔ)能離網(wǎng)這一核心應(yīng)用場(chǎng)景首創(chuàng)“離網(wǎng)故障穿越技術(shù)”。“在切除故障之后，華為1.3GWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以快速、同步、穩(wěn)定地重建電網(wǎng)電壓，這就用到了離網(wǎng)故障穿越能力：在數(shù)百毫秒內(nèi)，將微網(wǎng)電壓重新恢復(fù)穩(wěn)定。”佘宏武介紹說。
天下武功，唯快不破，這一句話充分反映在華為應(yīng)用在紅海新城的故障穿越技術(shù)。
紅海項(xiàng)目穩(wěn)定，就靠它了!
通過繼電保護(hù)方案、離網(wǎng)故障穿越能力，可以降準(zhǔn)切除故障線路，快速恢復(fù)供電。那么如果沒有故障穿越能力，恢復(fù)供電需要多久呢?當(dāng)我們的“瓦特”小伙伴向佘博士詢問時(shí)，佘博士說：“電網(wǎng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電網(wǎng)大面積停電的話，可能要花幾個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，才能恢復(fù)全網(wǎng)供電。”
這樣的恢復(fù)供電速度顯然不僅僅會(huì)將“瓦特”“烤”成“焦耳”，也會(huì)導(dǎo)致薛定諤的貓貓?jiān)谌萜骼锉粐?yán)重輻射。
讓我們?cè)賮砜纯慈A為這項(xiàng)黑科技的效果：
傳統(tǒng)光儲(chǔ)，遇電網(wǎng)擾動(dòng)，故障穿越失敗，導(dǎo)致全網(wǎng)停電：
智能微網(wǎng)，遇電網(wǎng)擾動(dòng)，離網(wǎng)故障穿越，快速恢復(fù)供電：
就在不久前，華為為沙特紅海新城所構(gòu)建的光儲(chǔ)微網(wǎng)電站開始為紅海新城酒店供電，可喜可賀。這一項(xiàng)目最大特征就是以1.3GWh儲(chǔ)能系統(tǒng)為紅海新城100%新能源供電，這也是全球最大光伏儲(chǔ)能電站。有了優(yōu)越的故障穿越能力，這一項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)供電穩(wěn)定無虞，一點(diǎn)不用擔(dān)心大停電，因?yàn)榧词褂袛_動(dòng)，出現(xiàn)故障，項(xiàng)目?jī)?nèi)含的創(chuàng)新性強(qiáng)、效果卓越的故障穿越解決方案，轉(zhuǎn)瞬之間就能讓新城重放華彩。
