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17項世界第一!世界首個特高壓柔性直流工程提前階段性投產

◎ 科技日報記者 瞿劍

“雲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,世界首個特高壓柔性直流工程——昆柳龍±800千伏特高壓多端柔性直流輸電工程提前實現階段性投產。

昆柳龍直流工程廣東段跨越北江線路

南方電網公司介紹,昆柳龍直流工程起於雲南昆北換流站,分別送電到廣西柳北換流站和廣東龍門換流站,線路全長1452公里,橫跨雲南、貴州、廣西、廣東四省區。工程總投資242.6億元,2018年12月全面開工建設,計劃2021年汛期前全部建成投產;此次階段性投產的是雲南至廣東柔性直流雙極低端,較計劃提前30天。

昆柳龍直流工程是國家西電東送重點工程:將前不久剛剛建成投運的世界第七大水電站——烏東德水電站豐沛的水電源源不斷送往粵港澳大灣區和廣西電力負荷中心。

±800千伏龍門換流站

昆柳龍直流工程全部建成後,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、廣西受端容量分別增加500萬和300萬千瓦。2019年南方電網西電東送電量2265億千瓦時,清潔能源佔比84%;工程全部建成後,每年增加輸送西部清潔水電330億千瓦時,相當於減少標煤消耗約1000萬噸,減排二氧化碳2660萬噸;其中每年預計送電廣東200億千瓦時,相當於深圳市一年全社會用電量的五分之一。工程將為滿足“十四五”期間和後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,助力雲南綠色能源產業發展。

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

工程在世界上首次採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。李立浧透露,工程全部建成後將創造17項世界第一,包括世界上第一個±800千伏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”。

南網公司首席技術專家、南網科研院董事長饒宏介紹,“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,讓複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17項世界第一的背後,是成套設備從無到有,其中大量前所未有的運行方式要逐一破解。為此,南網公司牽頭,聯合國內科研院所、高校、設備廠家等,在輸電技術領域“無人區”展開了一場歷時數年的重大核心技術突圍,重點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突破。

從概念到具體方案,從研究設計到實施,科研突破團隊在特高壓柔性直流、多端直流系統技術、設備製造和試驗技術、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。

昆北換流站低端閥廳

柔性直流換流閥被稱為工程的“心髒”。如今,世界首個能承受±800千伏特高壓的國產“心髒”已在龍門換流站正常“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,並將被國外廠家借鑒。

昆柳龍直流工程建設難度極大。線路平均海拔1300米,高山大嶺區域佔比54.6%,重冰區佔比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之最。今年年初突如其來的新冠疫情,讓工程一度按下“暫停鍵”,更大大增加了工程推進難度;同時,工程建設還要克服沿線地區連續強降雨等自然災害的影響。

萬餘名建設者連續奮戰5個月,實現了項目提前階段性投產。“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。”南網公司基建部總經理湯壽泉表示。

南網方面透露,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,保障“電發出”即可“送出”。

工程創造的世界第一

1. 世界上第一個±800千伏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(5000兆瓦)。

3. 世界上第一個採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,送端採用常規直流,受端採用柔性直流。

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準。

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(±800千伏/5000兆瓦),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製造了電壓等級最高、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範和成套設計技術。

來源:科技日報 文中圖片均由作者提供

編輯:嶽靚

審核:王小龍

終審:冷文生

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