南方電網提前投產世界首個±800千伏特高壓多端柔性直流工程

將創造十多項世界第一,全部建成后每年增送西部清潔水電330億度

信息來源:南方電網報  發布時間2020-08-04

  昆柳龍直流工程廣東段跨越北江線路。 李志杰 陳海東 攝

  昆柳龍直流工程±800千伏龍門換流站。 李志杰 陳海東 攝

  昆柳龍直流示范工程±800千伏昆北換流站進行燈光測試。 楊健 李志杰 攝

  昆北換流站低端閥廳。 李志杰 攝

  工程投產前,龍門換流站主控室進行緊張的調試。李志杰 攝

 

  “云南至廣東柔性直流雙極低端調試通過,現在正式投產!”7月31日,由南方電網公司投資建設的國家西電東送重點工程——烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示范工程(簡稱昆柳龍直流工程)提前實現階段性投產。

  這是世界上第一條±800千伏特高壓多端柔性直流輸電“高速路”,橫跨云南、貴州、廣西、廣東四省區,全長1452公里。它把世界第七大水電站——烏東德電站豐沛的水電源源不斷送抵粵港澳大灣區電力負荷中心,為經濟快速復蘇的大灣區注入強勁的綠色動能。

  工程于2018年12月全面開工建設,總投資242.6億元,計劃在2021年汛期前全部建成投產。南方電網公司深入貫徹落實黨中央綠色發展和區域協調發展理念,做好“六穩”工作、落實“六保”任務,落實“兩新一重”建設要求,集全公司之力推進工程建設攻堅,千方百計把新冠肺炎疫情耽誤的工期搶了回來。此次階段性投產的是云南至廣東柔性直流雙極低端,較計劃提前30天。

  綠色的戰略性工程——

  南方五省區能源結構優化提速

  昆柳龍直流工程主要依托烏東德電站等向廣東廣西輸送云南水電。工程起于云南昆北換流站,分別送電到廣西柳北換流站和廣東龍門換流站,故簡稱“昆柳龍”。

  南方電網公司堅決貫徹落實中央“六穩”、“六保”政策部署,成立了工程“攻堅戰”指揮部,在建設各方的共同努力下提前1個月投產。

  工程具有重大的戰略意義,其建成投產將進一步優化南方五省區的能源結構,支撐起更加穩定安全的西電東送綠色大電網:

  ——西電東送規模更大。送電容量好比高速公路的通行能力。工程全部建成后,整體送電容量達800萬千瓦。屆時,南方電網西電東送總能力將超過5800萬千瓦。廣東、廣西受電端容量分別增加500萬和300萬千瓦。

  ——清潔能源占比提升。2019年南方電網西電東送電量2265億度,清潔能源占比84%。工程全部建成后,每年增加輸送西部清潔水電330億度,相當于減少標煤消耗約1000萬噸,減排二氧化碳2660萬噸。其中每年預計送電廣東200億度,相當于深圳市一年全社會用電量的五分之一。這將有力消納云南清潔水電,有效促進廣東廣西節能減排和大氣污染防治,使南方區域天更藍、水更清、生態環境更美。

  ——推動區域協調發展。工程將為滿足“十四五”期間和后續粵港澳大灣區經濟發展用電需求奠定堅實基礎,為廣西經濟社會發展提供進一步的電力供應保障,同時將資源優勢轉化為經濟優勢,助力云南綠色能源產業發展。

  在工程建設的同時,廣州電力交易中心協調各方,今年烏東德電站商業運行電量擬全電量參與跨省區市場化交易,交易價格通過市場化方式形成。該中心提前研究交易機制,協調各方明確電站電能消納、交易機制、價格機制、合同簽訂模式等問題,保障“電發出”即可“送出”。

  “當前廣東省經濟復蘇勢頭強勁。進入7月,全省電力負荷多次創下歷史新高,用電需求增大。”南方電網廣東電網公司電力調度控制中心表示,昆柳龍直流工程階段性投產,以250萬千瓦的能力送電廣東,今年預計送來電量超過40億度,有效增強省內供應能力。”

  領跑世界的工程——

  突破柔性直流輸電“無人區”,掌握關鍵核心技術

  “這是一個領跑世界的超級工程。它的提前投產標志著我國特高壓直流輸電技術提升到空前水平,開創出新的輸電模式,為世界電網發展提供寶貴的經驗。”中國工程院院士李立浧表示。

  為滿足大容量、遠距離、高利用率的能量輸送,又能確保受電端廣東、廣西電網的系統安全穩定,工程在世界上首次采用特高壓多端混合直流系統,送端是常規直流,兩個受端是柔性直流。李立浧表示,工程全部建成后將創造十多項世界第一,包括世界上第一個±800kV特高壓柔性直流輸電工程,世界上單站容量最大的柔性直流輸電工程,世界上第一個具備架空線路故障自清除及再啟動能力的柔性直流輸電工程等。“每項世界第一都可以寫一篇大文章。”

  南方電網公司首席技術專家、南網科研院董事長饒宏表示,“我們在世界上首次提出研發特高壓柔性直流技術,開發混合多端直流輸電系統,能夠提升電網安全穩定,讓復雜的電網變得更加靈活可靠,支持西電東送直流輸電持續發展。”

  這十多項世界第一的背后,是成套設備要從無到有研制而來,大量前所未有的運行方式要逐一破解。電力科研人員為此在輸電技術領域的“無人區”開展了一場歷時數年的重大核心技術突圍戰。

  南方電網公司牽頭,集中南網科研院和南方電網超高壓公司的技術力量,聯合國內科研院所、高校、設備廠家通力合作,圍繞特高壓柔性直流拓撲結構、控制保護系統以及IGBT元器件、柔性直流變壓器等關鍵設備和核心技術進行攻關。

  從概念到具體方案,從研究設計到實施,科研攻關團隊在特高壓柔性直流、多端直流系統技術、設備制造和試驗技術、安裝運行技術等領域取得了多項重大突破和技術成果,解決了一批世界級難題。

  柔性直流換流閥是工程中最為關鍵的核心設備,被稱為工程的“心臟”。如今,世界首個能承受±800千伏特高壓的國產“心臟”已在工程中成功研制出來,并在龍門換流站正常“跳動”。其中一些先進技術將被應用到即將建設的海上柔性直流項目,還將被國外廠家借鑒。

  “通過工程的科研攻關和工程建設,我們把核心技術掌握在自己手中,提升中國電力行業在國際的話語權和影響力,也進一步提升我國電力裝備制造業的總體水平和競爭力。”南方電網超高壓公司副總經理李慶江表示。

  同心戮力的工程——

  供應鏈產業鏈齊發力,搶回被耽誤時間

  昆柳龍直流工程的建設難度極大。線路平均海拔1300米,高山大嶺區域占比54.6%,重冰區占比10.5%,跨越鐵路、通航河流、公路、重要電力線等2691回次。工程還首次使用大跨度特高壓柔性直流閥廳,屋蓋網架總面積為電力建設史上最大。同時,建設者們還要克服沿線地區連續強降雨等自然災害的影響。

  “今年年初突如其來的新冠肺炎疫情,讓工程一度按下了‘暫停鍵’,大大增加了工程推進的難度。”南方電網公司基建部總經理湯壽泉介紹說,3月份工程全面復工,南方電網公司總部當即成立工程攻堅指揮部,堅持全網一盤棋,一手抓疫情防控,一手抓工程攻堅,運用“云監控”、“云指揮”的方式,協調解決攻堅戰工作的重大問題,實時把控項目進度。

  ——全網力量聚起來。超高壓公司全力加快主體工程建設;云南電網提前完成烏東德電站送出交流配套工程階段性投產,為電站首批機組調試和提前投產創造條件;廣東、廣西電網全力建設配套交流工程和接入線路;貴州電網積極做好沿線地區的相關協調工作。

  ——供應鏈產業鏈跑起來。在工程的帶動下,參與建設的企業,包括原材料、電力設備、電力電子器件、設計、施工、監理、檢測等在內的電力產業鏈上下游眾多企業,均復工復產達產。僅換流站的物資供應商就達166家。

  ——地方就業拉動起來。在攻堅高峰期,工程全線投入11000余人,較原計劃增加20%以上。同時新增吸納沿線建設地區大量人員就業,特別是帶動貧困戶就業。

  經過萬余名建設者連續奮戰5個月,項目提前實現了階段性投產。“我們將再接再厲,一鼓作氣加快建設,確保工程明年汛期前如期全部投產。”湯壽泉表示。

  (張偉雄 竇小兵 辛鎮瀚 董躍周)

  工程創造的世界第一:

  1.世界上第一個±800kV特高壓柔性直流輸電工程。

  2.世界上單站容量最大的柔性直流輸電工程(5000MW)。

  3.世界上第一個采用全橋和半橋混合橋閥組的特高壓柔性直流輸電工程。

  4.世界上第一個高端閥組、低端閥組串聯的特高壓柔性直流輸電工程。

  5.世界上第一個輸電距離超過一千公里的遠距離大容量柔性直流輸電工程。

  6.世界上第一個具備架空線路故障自清除及再啟動能力的柔性直流輸電工程,第一次實現利用混合橋閥組輸出負電壓清除線路故障,可以高速再啟動。

  7.世界上第一個常規直流和柔性直流混合的直流輸電系統,送端采用常規直流,受端采用柔性直流。

  8.世界上第一個混合多端直流輸電工程,送端常規直流和受端2個柔性直流組成多端系統。

  9.構建了世界上第一個由柔性直流和常規直流組成的多直流饋入電網系統,柔性直流同時提供有功和無功,提高電網安全穩定水平。

  10.研發了世界上第一個特高壓混合多端直流輸電控制保護系統,實現了送端常規直流和受端2個柔性直流組成的多端系統協調控制,組成了世界上最多運行方式的直流系統。

  11.研發了世界上容量最大的柔性直流換流閥(±800kV/5000MW),世界上柔性直流單站換流器功率模塊數量最多(5184個)。

  12.世界上第一次實現了特高壓混合直流系統單閥組、單站在線投退,克服了混合橋閥組直流短接充電和零壓大電流運行難題。

  13.世界上首次系統地研發制造了電壓等級最高、容量最大的柔性直流成套裝備。

  14.建設了世界上最大的直流輸電閥廳(長89米×寬86.5米×高43.75米)。

  15.世界上首次實現了交流故障下多端柔性直流穩定運行,達到交流故障全穿越。

  16.世界上首次建立了單一功率模塊任意故障均能安全隔離的長期可靠運行技術。

  17.世界上首次建立了特高壓常規直流和柔性直流混合輸電技術的技術規范和成套設計技術。

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