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世界特高壓輸電技術邁進柔性直流時代:剛柔并濟 澎湃東來

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-12-30  來源:南網傳媒  瀏覽次數:7686
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核心提示:世界特高壓輸電技術邁進柔性直流時代:剛柔并濟 澎湃東來
南方電網公司堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,認真貫徹黨中央、國務院重大決策部署,深入落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,舉全網之力,努力將烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程(簡稱“昆柳龍直流工程”)打造為向建黨100周年獻禮的政治工程,服務新時代推進西部大開發形成新格局、粵港澳大灣區和深圳中國特色社會主義先行示范區建設的標桿工程。

作為世界第七大水電站——烏東德水電站的主要送出“大動脈”,工程從云南出發,跨過1452公里的高山河湖,把電站豐沛的水電分別送往廣東和廣西的用電負荷中心。其提前投產,為寒冷的今冬送上充足的“民生電”,更為兩省區送上清潔的“生態電”。

工程預計每年送電330億千瓦時,相當于海南省一年的全社會用電量。它有效解決“十三五”末及中長期云南水電消納問題,為滿足“十四五”和后續粵港澳大灣區經濟發展用電需求奠定堅實基礎。預計,工程投產后,南方電網的非化石能源電量占比,將從2019年的52.9%提升至54%甚至更高。

工程在科技創新上取得了重大的突破,是國家首個特高壓多端直流示范工程,是世界首個特高壓柔性直流工程,也是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的多端混合直流工程。

工程采用安全性、靈活性、穩定性更高的柔性直流技術。在此之前,世界上柔性直流的最高電壓等級為±500千伏,工程則提升到前所未有的±800千伏。世界特高壓輸電技術從此邁進柔性直流時代。

為高效送出水電,又確保廣東、廣西電網受入巨量電能時的安全穩定,工程首創多端混合直流輸電技術,送電端采用常規直流,廣東和廣西2個受電端采用柔性直流,打造柔性直流輸電的“港珠澳大橋”。

工程創造了19項電力技術的世界第一,主要設備自主化率100%,有力帶動國內相關裝備制造業的高端化和設備的國產化。南方電網與國內相關廠家共同研發的柔性直流關鍵芯片(IGBT)成功應用到工程中,打破了國外少數廠家的壟斷。

由于線路要穿越眾多復雜的地理和氣候環境,工程還首創架空線路直流故障自清除技術。當遭遇外界環境沖擊突然短路時,工程能在0.5秒內恢復正常運行,保障這條能源“大動脈”的穩定輸送。

據了解,南方電網主網架已經發展成為世界上技術最先進、結構最復雜、運行最穩定的大電網之一。伴隨著工程的建成投產,“十三五”期間南方電網全面建成了六大直流工程,以及海南聯網二回交流海纜工程,已經形成了8條交流、11條直流的跨省西電東送大電網,西電東送總能力超過5800萬千瓦。

國之重器的龍頭帶動作用凸顯

提前半年投產,拉動產業投資近800億元


工程于2018年3月29日由國家發展改革委核準批復建設,采用±800千伏特高壓三端混合直流系統,輸送容量800萬千瓦。工程總投資242.49億元,線路起于云南昆北換流站,落點在廣西柳北換流站和廣東龍門換流站,途經云南、貴州、廣西、廣東四省(區)。

工程建設規模大、工期緊、任務重,技術創新點多,關鍵設備研發難度大,且沒有現成經驗可以借鑒,挑戰巨大。南方電網公司舉全公司之力推動工程建設。

今年,公司克服了疫情帶來的重重困難,工程建設高峰期全線投入1.1萬余人,較原計劃增加20%以上,新增吸納了工程沿線地區大量人員就業,全力穩就業保就業。工程有效帶動了包括原材料、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的復工復產達產,參建單位達40余家、物資供應商達150家,拉動社會投資約780億元,在保產業鏈供應鏈穩定方面發揮了重要作用。

作為烏東德水電站的水電送出工程,額定輸送容量約占烏東德水電站總裝機容量的80%。今年7月,工程提前30天實現第一階段投產送電,有效服務烏東德電站首批機組投產。

公司切實落實習近平總書記關于“加快構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局”的重大部署,進一步加大投資力度、加快建設進度,實現昆北—柳北—龍門三端提前半年帶電投產。

據了解,“十三五”期間,南方電網西電東送累計售電量突破1萬億千瓦時,是“十二五”期間的1.5倍。今年迎峰度夏期間,云南、貴州日均輸電通道利用小時數達到21.9小時,西電東送通道利用率高達91%,為歷年最高水平。

央企創新國家隊主力軍作用凸顯

創下19項世界第一,主要設備自主化率100%


“這是一個領跑世界的超級工程。它的提前投運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大量寶貴的經驗。”中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員李立浧表示,作為世界級工程,其技術難度、復雜性都達到了當前輸變電領域的世界最高水平。

自工程建設以來,公司整合國內科研、設計、制造等單位,集中優勢技術資源和力量開展科技攻關,組建了柔直換流閥、控制保護、柔直變及電抗器、開關及套管等4個技術攻關團隊,解決了“單一模塊故障導致系統閉鎖”、系統運行方式優化等世界級難題,在世界上率先建成系統全面的特高壓多端混合柔性直流技術知識產權體系,創造了19項世界第一,進一步擦亮“特高壓”的國家名片。

特別是公司全力推動關鍵原材料(器件)研發與應用,牽頭解決“卡脖子”問題,維護特高壓直流技術全產業鏈安全。工程包括大容量柔性直流換流閥、柔性直流變壓器、橋臂電抗器在內的主要設備自主化率100%,原材料(器件)國產化率大幅提升。

中國工程院院士、南京南瑞繼保電氣有限公司董事長沈國榮表示,工程推動了中國柔性直流輸電技術保持國際領先的地位,并通過“需求拉動”,促進能源電力產業鏈上下游企業及各方創新能力的快速提升。

據介紹,在進口量最大的關鍵器件(IGBT)上,公司與中國中車共同研發,一舉突破,在工程上實現該器件在高低端、全半橋、多型號的全面試用,并得到了有效驗證,關鍵性能指標超過同類進口產品。

工程自第一階段投產以來,連續滿負荷穩定運行,累計送電超50億度,運行指標、安全可靠水平世界領先,充分驗證了產業鏈整體制造水平。

“工程的投產標志著遠距離大容量輸電進入特高壓柔性直流輸電時代。”浙江大學教授、國際電氣電子工程師學會(IEEE)會士徐政表示,工程不但具有重大的現實意義,而且具有深遠的歷史意義。

落實新發展理念的排頭兵作用凸顯

100%輸送可再生能源,能源優勢轉化為經濟優勢


當前,我國在推動高質量發展中促進經濟社會發展全面綠色轉型,力爭在2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現碳中和。

數據顯示,廣東省接收西電東送電量已連續9年維持正增長,近兩年均達到2000億千瓦時以上,約占廣東全省用電量的30%,每年為廣東企業減少用電成本約80億元。西電東送為粵港澳大灣區打造綠色低碳的“生態灣區”、實現PM2.5濃度逐年下降目標作出了積極貢獻。

工程投產后,年輸送電量預計可達330億千瓦時,全部為可再生能源,相當于每年減少煤炭消耗950萬噸、減排二氧化碳2500萬噸,有效促進節能減排和大氣污染防治,將使南方區域天更藍、地更綠、水更清、生態環境更美,對于粵港澳大灣區及廣西電力負荷中心能源供應實現清潔化及經濟性雙重目標具有現實意義。

不久前,隨著烏東德右岸電廠9號機組順利投運,云南省電源裝機突破1億千瓦,達10073萬千瓦。云南水能利用率從2017年的88%提升至2019年的99.3%,預計2020年也將達到99%以上,已基本實現全額消納。該工程將進一步提升云南水電消納能力,同時對風、光等新能源的大規模開發利用起到推動作用。

行業人士認為,為實現中國承諾的2030年前碳達峰和2060年前碳中和目標,新能源占比必將大幅增加。柔性直流在新能源并網,特別是高比例甚至純新能源、分布式新能源、遠海風電等傳統輸電技術方案實現難度大的領域大有可為、前景廣闊。

南網傳媒全媒體記者 孫維鋒 通訊員 張偉雄 辛鎮瀚 王淳

 
 
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