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​创新驱动 南方电网高质量推进昆柳龙直流工程建设

北极星输配电网  来源:南方电网报  作者:窦小兵 张伟雄  2020/7/31 13:16:45  我要投稿  

北极星输配电网讯:由南方电网公司投资建设的国家西电东送重点工程——乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程是一条世界上容量最大的特高压多端柔性直流输电“高速路”,横跨云南、贵州、广西、广东四省区,全长1452公里。它把世界第七大水电站——乌东德电站丰沛的水电源源不断送抵粤港澳大湾区电力负荷中心,为经济快速复苏的大湾区注入强劲的绿色动能。

工程于2018年12月全面开工建设,总投资242。6亿元,计划在2021年汛期前全部建成投产。南方电网公司深入贯彻落实党中央绿色发展和区域协调发展理念,做好“六稳”工作、落实“六保”任务,落实“两新一重”建设要求,充分展现了央企担当、南网力量。咬定青山不放松,集全公司之力推进工程建设攻坚,千方百计把新冠肺炎疫情耽误的工期抢回来。

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乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程示意图

绿色的战略性工程——南方五省区能源结构优化提速

昆柳龙直流工程主要依托云南乌东德电站等向广东广西输送云南水电。工程起于云南送端昆北换流站,分别送电到广西受端柳北换流站和广东受端龙门换流站,故简称“昆柳龙直流工程”。

中科彩票投注南方电网公司成立了工程“攻坚战”指挥部,在建设各方的共同努力下提前1个月投产。

工程具有重大的战略意义,其建成投产将进一步优化南方五省区的能源结构,支撑起更加稳定安全的西电东送绿色大电网:

——西电东送规模更大。送电容量好比高速公路的通行能力。工程全部建成后,整体送电容量达800万千瓦。广东、广西受电端容量分别增加500万和300万千瓦。加上目前西电东送已经形成的500千伏天广交流四回、贵广交流四回、±500千伏天广直流、三广直流、金中直流各一回、溪洛渡送广东直流两回、贵广直流两回,以及±800千伏云广特高压直流、糯扎渡送广东特高压直流、滇西北送电广东特高压直流各一回共“八条交流、十条直流”,届时,南方电网西电东送总能力将超过5800万千瓦。

——清洁能源占比提升。2019年南方电网西电东送电量2265亿度,清洁能源占比84%。昆柳龙直流全部建成后,每年增加输送西部清洁水电330亿度,相当于减少标煤消耗约1000万吨,减排二氧化碳2660万吨。其中每年预计送电广东200亿度,相当于深圳市一年全社会用电量的五分之一。这将有力消纳云南清洁水电,有效促进广东广西节能减排和大气污染防治,使南方区域天更蓝、水更清、生态环境更美。

——推动区域协调发展。工程将为满足“十四五”期间和后续粤港澳大湾区经济发展用电需求奠定坚实基础,为广西经济社会发展提供进一步的电力供应保障。同时,将资源优势转化为经济优势,助力云南绿色能源产业发展。

在工程建设的同时,广州电力交易中心协调各方,今年乌东德电站商业运行电量拟全电量参与跨省区市场化交易,交易价格通过市场化方式形成。该中心提前研究交易机制,协调各方明确电站电能消纳、交易机制、价格机制、合同签订模式等问题,保障“电发出”即可“送出”。

领跑世界的工程——突破柔性直流输电“无人区”,掌握关键核心技术

“这是一个领跑世界的超级工程。它的提前投运标志着我国特高压直流输电技术提升到空前水平,开创出新的输电模式,为世界电网发展提供大量宝贵的经验。”中国工程院院士、南方电网公司专家委员会主任委员李立浧表示。

为满足大容量、远距离、高利用率的能量输送,又能确保受电端广东、广西电网的系统安全稳定,工程在世界上首次采用特高压多端柔性直流系统。李立浧表示,工程全部建成后将创造17项世界第一,包括世界上第一个±800千伏特高压柔性直流输电工程,世界上单站容量最大的柔性直流输电工程,世界上第一个具备架空线路故障自清除及再启动能力的柔性直流输电工程等。“每项世界第一都可以写一篇大文章。”

这17项世界第一的背后,是成套设备要从无到有研制而来,大量前所未有的运行方式要逐一破解。电力科研人员在输电技术领域的“无人区”开展了一场历时数年的重大核心技术突围战。

工程建设伊始,南方电网公司即统筹内部技术力量、打破组织分隔,抽选技术骨干,与国内相关科研院所和设备厂家组织成立柔直换流阀、直流控保系统、柔直变压器及电抗器、直流开关与穿墙套管等4支关键设备联合攻关团队,围绕特高压多端柔性直流、大容量柔性直流、IGBT元器件、柔性直流变压器等关键设备和核心技术进行攻关。

“虽然任务很重,但我们有必胜的信心。”系统集成与控制保护团队组长、超高压公司计划部总经理胡蓉参与了云广特高压直流等多个国家西电东送重点工程建设,他说:“关键技术的突破,不仅可以推进工程进度,更重要的是,可以把核心技术和关键技术掌握在自己手中,提升国际话语权和影响力。”

从概念到具体方案,从研究设计到实施……两年多的时间,由南方电网公司与国内相关科研院所和设备厂家组成的攻关团队不畏艰难,勇攀高峰,在特高压柔性直流、多端柔性直流等领域取得了多项重大突破和技术成果,解决了一批世界级难题。在特高压柔直、多端柔性直流领域取得了多项重大突破:攻克换流阀黑模块可靠旁路技术、拓扑结构优化实现柔性直流远距离输电、首次实现特高压柔直功率器件国产化、首次全面梳理特高压多端柔性直流运行方式,攻克世界电压最高容量最大桥臂电抗器设计研发制造难题、国际上首次完成HSS开关直流燃弧试验、首次启动柔直800千伏穿墙套管国产化研制……在解决世界技术难题的同时,将带领世界特高压柔性直流技术进入新时代,也带动我国电力技术、装备制造水平在世界输变电领域占领新的制高点,在电力工程建设史上竖起一座“丰碑”。

中科彩票投注柔性直流换流阀是工程中最为关键的核心设备,被称为工程的“心脏”。如今,世界首个能承受±800千伏特高压的国产“心脏”已在工程中成功研制出来,并在龙门换流站正常“跳动”。其中一些先进技术将被应用到即将建设的海上柔性直流项目,还将被国外厂家借鉴。

据统计,攻关团队掌握了一批具有自主知识产权的核心技术,包括63项技术标准、90件关键专利、8本专著和109册研究报告,逐渐形成系统全面的特高压多端柔性直流知识产权体系。

同心勠力的工程——供应链产业链齐发力,抢回被耽误时间

昆柳龙直流工程的建设难度极大。线路平均海拔1300米,高山大岭区域占比54.6%,重冰区占比10.5%,跨越铁路、通航河流、公路、重要电力线等2691回次。工程还首次使用大跨度特高压柔直阀厅,屋盖网架总面积为电力建设史上最大。同时,建设者们还要克服沿线地区连续强降雨等自然灾害的影响。

“今年年初突如其来的新冠肺炎疫情,让工程一度按下了‘暂停键’,大大增加了工程推进的难度。”南方电网公司基建部总经理汤寿泉介绍说,3月份工程全面复工,南方电网公司总部当即成立工程攻坚指挥部,坚持全网一盘棋,一手抓疫情防控,一手抓工程攻坚,运用“云监控”“云指挥”的方式,实时把控项目进度,全力做好施工力量组织、物资生产运输供应、停电安排等,千方百计把新冠肺炎疫情耽误的工期抢了回来。

——全网力量聚起来。超高压公司全力加快主体工程建设;云南电网提前完成乌东德电站送出交流配套工程阶段性投产,为乌东德电站首批机组调试和提前投产创造条件;广东、广西电网全力建设配套交流工程和接入线路;贵州电网也积极做好沿线地区的相关协调工作……南方电网公司各部门、各单位心往一处想、劲往一处使,全力推进工程高效建设。

——供应链产业链跑起来。在工程的带动下,参与建设的企业,包括原材料、电力设备、电力电子器件、设计、施工、监理、检测等在内的电力产业链上下游众多企业,均复工复产达产。仅换流站的物资供应商就达166家。“自有条件复工以来,我们通过网络与物资供应商保持紧密联系,出现问题随时一起想办法解决,既确保了物资及时供应,保障了工程进度,也带动了各物资供应企业正常运转。”公司供应链部相关人员说。

中科彩票投注——地方就业拉动起来。在攻坚高峰期,工程全线投入11000余人,较原计划增加20%以上。同时新增吸纳沿线建设地区大量人员就业,特别是带动贫困户就业。云南省昆明市禄劝县团街镇的彝族贫困户张智敏因腿脚不灵便,以往只能在家附近打零工,朝不保夕。今年3月,经当地政府介绍,乌东德直流项目部昆明分部了解了他家的情况,安排他来昆北换流站担任防疫员,除了工作相对稳定,月收入也增加了不少,基本能维持他一家人的生活。

经过万余名建设者连续奋战5个月,项目提前实现了阶段性投产。“我们将再接再厉,一鼓作气加快建设,确保工程明年汛期前如期全部投产。”汤寿泉表示。 

工程建设五大看点

昆柳龙直流工程是国家重点项目,也是牵动南方电网公司全年工作的“牛鼻子”工程,其自身在技术和建设等方面挑战重重,又遭新冠肺炎疫情突袭,面临着诸多不曾遇到过的问题。对此,南方电网公司高效决策、科学组织、全面协调和快速响应,充分展现了央企担当、南网力量,举全公司之力打好工程攻坚战。

——社会效益篇——

作为西电东送新增的大动脉,将提升云南水电消纳能力,并对风、光等新能源的大规模开发利用起到示范作用。工程全部建成投产后,将增加800万千瓦的通道送电能力,年送电量超过320亿千瓦时,相当于减少煤炭消耗1000万吨、减排二氧化碳2660万吨,有效促进节能减排和大气污染防治。使南方区域天更蓝、地更绿、水更清、生态环境更美。

昆柳龙直流工程还是促进区域协调发展、助力东西部携手奔小康的富民工程。南方电网公司大力助推东部地区优化发展,助推西部大开发形成新格局,助推东西部扶贫协作形成新模式。云南、贵州、广西是南方区域脱贫攻坚主战场,也是南方电网精准扶贫的大舞台。昆柳龙直流工程投资超过240亿元,途经四省区,有效助力沿线各地的经济社会发展,特别是将有效解决“十三五”末及中长期云南水电消纳问题,并为满足“十四五”及后续粤港澳大湾区经济发展用电需求奠定坚实基础。 南网传媒全媒体记者 韩晓彤 通讯员 李桦

——攻坚克难篇——

两大工程各有特点、难点,加上新冠肺炎疫情冲击,给工程施工力量组织、物资生产运输供应、停电安排等叠加带来巨大困难,必须从全网层面、在更大范围统筹协调资源。在原有工作领导小组的基础上,今年2月,昆柳龙直流工程及其配套交流工程启动验收委员会以及“攻坚战”指挥部相继成立,充分发挥建设、生产、运行、调度和各参建单位作用,加强统筹协调,各级领导靠前指挥,保障工程高效推进,千方百计将疫情耽误的时间抢回来。指挥从容有方,落地扎实高效。南方电网公司各级干部和广大建设者刚性执行公司党组决策部署,又因地制宜创造性地开展工作,并以冲锋的姿态加快推动工程建设,把汗水、故事留在了高山峡谷和老百姓的心里。西电东送工程建设的深厚积累,让南方电网公司能够快速总结经验,并将经验和能力进行复用。

没有哪一条奔腾向前的江河,不曾经历无数溪流艰辛而漫长的汇集,不曾跨越千山万壑的阻挡。南方电网人在风雨之中敢于担当、敢于斗争、敢于胜利。两大工程高质量、快节奏推进成为南方电网扎实做好“六稳”工作、全面落实“六保”任务,做到“双统筹”、确保“双胜利”的生动注脚。 南网传媒全媒体记者 孙维锋

——科技攻关篇——

在昆柳龙直流工程之前,世界上的柔性直流工程多属于高压、超高压工程范围,将电压等级提高到±800千伏,技术难度不言而喻。昆柳龙直流工程也是世界上首个采用送端常规直流、受端柔性直流的工程。这意味着昆柳龙直流工程所有的技术规范、成套设计和成套设备都要从头研发。

在昆柳龙直流工程关键设备“柔直阀”研发中,南方电网公司通过研发高可靠性的旁路技术,保证昆柳龙直流工程单一模块发生故障时不引起系统跳闸。在控制保护系统方面,公司创造性地采用高低阀组串联的方式实现柔性直流工程的±800千伏;阀组采用全桥+半桥的混合桥结构,成功解决架空线路故障自清除及再启动这一世界难题。通过昆柳龙直流工程,南方电网公司构建了世界上第一个由柔性直流和常规直流组成的多直流馈入电网系统。一旦常规直流线路发生故障,昆柳龙直流工程的柔性直流技术将同时提供有功和无功,不仅自己这条线路可靠运行,还能给常规直流提供无功补偿。昆柳龙直流工程还在世界上首次实现了交流故障下柔性直流稳定运行,达到交流故障全穿越。

中国工程院院士、南方电网公司专家委员会主任委员李立浧表示,南方电网公司通过在主电网应用、掌握特高压多端柔性直流技术,推动了柔性直流技术的进步,终将为未来电网技术发展起到核心作用,是中国电力人对世界电力技术发展做出的贡献。南网传媒全媒体记者 刘杰 通讯员 周慧

——技术创新篇——

创下多个“世界之最”“国内之最”,昆柳龙直流工程的建设历程如同一个完整的游戏副本,未知的技术领域往往成为工程建设者通关路上的障碍。这需要南方电网人步步探索,打破局限,攻克一个又一个技术难关,不断打怪升级,直到最后通关。

中科彩票投注以柔直阀厅网架设计施工为例,昆柳龙直流工程柳北、龙门换流站采用柔性直流技术,柔直阀落地式布置,占地面积大,电气绝缘距离要求高,对柔直阀厅的面积、跨度、高度等结构尺寸提出了更高的要求。为此,超高压公司牵头组建技术攻关团队,对柔直阀厅结构的选型开展专题研究,最终确定柳北、龙门换流站阀厅屋盖结构采用空间网架结构。其中龙门换流站高端阀厅网架平面尺寸达86.5米×89米,中间一根柱子都不能有,网架重量475.7吨,提升重量650吨,需要把这已经在地面组装好的庞然大物提升到34.3米的高度,每一个环节都要慎之又慎。超高压公司委托有丰富网架施工经验的专业公司编制网架施工专项方案,对网架提升开展有限元建模仿真分析,先后组织3次大型专家评审会,进一步细化完善了方案,并在现场提升作业中严格执行。今年5月17日,昆柳龙直流工程所有8个柔直阀厅网架提升作业全部完成,每个阀厅网架安装及提升作业时间均控制在2个月以内,创下国内电网工程网架安装工期新低,且各项关键参数均在优良范围之内,柔直阀厅提升技术团队也因此荣获“广东省五一劳动奖状”。 南网传媒全媒体记者 陈细英 通讯员 李桦

——物资供应篇——

物资供应是工程施工建设的必要前提。早一天到货,就意味着早一天完成建设任务。作为昆柳龙直流工程的核心设备变压器,其运输过程并不简单,尤其在年初疫情期间,铁路线运输发生了一点插曲。

超高压公司物流服务中心副主任冷传波还记得,当时有6台变压器从陕西西安出厂,需经河南、湖北、湖南、广西等省(区),抵达云南禄劝换流站。但由于当时湖北疫情严峻,人员不得随便出行,武汉段铁路公司工作人员按照公司规定,只能居家。

“运变压器的专用火车,需要铁路公司派专人押运。铁路公司是属地化管理,每到一个区域就换当地段工作人员,接力押运。结果武汉段派不出人,我们的货也运不了。”冷传波说。

后来,南方电网公司向国家发改委寻求支持,发改委联系铁路集团协调到郑州段人员“代班”押运,才完成了这次运输。“当时的情况确实特殊,我们也很着急,一旦变压器不到位,后面的工期全拖着了。”冷传波很感激政府与企业的支持。

疫情期间,在物资供应及时的前提下,工程复工有序推进,到4月份将受疫情影响耽误的时间全面抢回,保障了工程按时投产送电。 南网传媒全媒体记者 帅泉 通讯员 李桦 李功平

参建者说

乌东德直流项目部总经理 彭玉培

昆柳龙直流工程建设伊始,明确要创国优金奖和科技进步奖,这也对工程的验收质量、建设管理能力提出了高要求。工程建设工期紧,建设期间极端天气频繁、自然环境恶劣等导致建设难度大以及新设备、新技术的科研攻关难度巨大,只有参与者才能真正体会。面临这么多困难和挑战,我们唯有想尽办法、全力以赴。南方电网公司领导多次赴现场协调解决问题,给我们一线人员带来了莫大的鼓舞。公司基建部、生技部、南网总调等部门单位靠前协调、给予了大力支持,兄弟单位全力配合与支持,充分展现了“南网一盘棋”的协作精神。

乌东德直流项目部昆明分部常务副经理 张䶮

昆柳龙直流工程的送端站昆北换流站从征地到投产的每个细节我都历历在目。换流站征地时面临着办理时间短、政策多变、协调利益方多等诸多困难,我带领着团队多次前往地方政府部门沟通、汇报、协调,在合理合法的基础上在最短的时间内完成了征地工作。今年初的新冠肺炎疫情对现场建设造成较大影响,我们采取多种措施加快复工复产,很多同事已经四五个月没有回过家,但他们没有丝毫怨言,始终牢记打造精品工程、勇攀科技新高峰的要求,努力将昆北换流站打造成为精品工程。

南网总调方式处主管 张蔷

我主要负责工程的配合停电、新设备启动和直流调试安排工作。300多条线路停电,涉及近30个三级事件以上电网风险,只能提前谋划。我从2019年5月就开始停电协调工作,共组织召开了7次停电协调会,终于将停电计划敲定。但是疫情将停电节奏完全打乱,停电还导致了系统安全、电力供应等系列问题。经过各种分析、评估、调整、协调,我们基本完成了所有的配合停电,中间没有错峰、弃水,工程提前投产,真是不容易,感谢工程中提供支持和帮助的每一个同事。

南网科研院直流所研究员 周月宾

我主要负责昆柳龙直流工程系统设计和特高压柔直阀设备研制。从2016年开始,我全程参与了昆柳龙直流工程的技术论证,见证了特高压柔直、混合多端、混合桥混合柔直拓扑等核心技术的诞生到实现;全程参与特高压柔直阀首台套装备研制和技术攻关,实现“两个30%”——柔直阀损耗降低30%、全桥比例降低30%,攻克柔直阀高可靠旁路技术难题。昆柳龙直流工程的建设既是自己技术梦想的实现过程,也是一次自我挑战和提高的过程,很荣幸能够参与到这个世界级工程中,为创新技术贡献自己的力量。

昆柳龙直流工程广东受端交流配套工程(广州段)项目经理 曾耀强

在项目的前期阶段我们做好策划,6个月内完成全部212基塔基交地;在项目实施阶段我始终牢记共产党员身份,靠前指挥,带领项目团队通力合作,啃下这块“硬骨头”。最令人满足和自豪的莫过于看着工程一天天成长,节点一个个完成。“业无高卑志当坚,男儿有求安得闲。”接下来我想参与打造更多精品工程。

广东电网公司惠州供电局项目管理中心项目管理业务员 沈春杨

昆柳龙直流工程是我第一次参与国家重点工程项目,我在感到兴奋的同时也还是有些许紧张。我记得在为了确定施工方案,我和同事陈义经常带着干粮就在山里走一天,查看土壤成分、分析山体环境,我也有过畏难情绪,但是陈义一直鼓励我,带着我把项目的施工问题一个个清除。经过这次“战役”,我真正成长为能独当一面的项目经理了。

云南送变电工程公司昆柳龙线路工程2标项目常务副经理 王杰

我们负责施工的标段穿越东川大峡谷,线路起伏达1300米,其中云南段境内塔基海拔最高、单基铁塔最重、耐张塔占比最大、坡度超过45°塔位数量最多。困难虽大,但是我和我的团队从未退缩,我们克服重重困难完成了看似不可能完成的任务,回头看,“万家灯火,南网情深”里,饱含着我们这些一线工程人员的责任和担当。

工程建设大事记

2018。03。29

中科彩票投注昆柳龙直流工程获得国家发改委核准批复。

2018.12.11

昆北、龙门换流站土建开工,标志着工程全面开工建设。

2020.05.11

龙门换流站500千伏交流场启动投产。

2020.05.12

昆北换流站500千伏交流场启动投产。

2020.05.14

1452公里直流线路全线贯通。

2020.07.26

中科彩票投注昆柳龙直流工程昆北—龙门双极低端首次实现系统2500兆瓦满负荷运行。

2021

汛期前昆柳龙直流工程全部建成投产。

昆柳龙直流工程于2018年12月全面开工建设,总投资242.6亿元,计划在2021年汛期前全部建成投产。全部建成后将创造17项世界第一

世界上第一个±800千伏特高压柔性直流输电工程。

世界上单站容量最大的柔性直流输电工程(5000兆瓦)。

世界上第一个采用全桥和半桥混合桥阀组的特高压柔性直流输电工程。

世界上第一个高端阀组、低端阀组串联的特高压柔性直流输电工程。

世界上第一个输电距离超过1000公里的远距离大容量柔性直流输电工程。

世界上第一个具备架空线路故障自清除及再启动能力的柔性直流输电工程,第一次实现利用混合桥阀组输出负电压清除线路故障,可以高速再启动。

世界上第一个常规直流和柔性直流混合的直流输电系统,送端采用常规直流,受端采用柔性直流。

世界上第一个混合多端直流输电工程,送端常规直流和受端2个柔性直流组成多端系统。

构建了世界上第一个由柔性直流和常规直流组成的多直流馈入电网系统,柔性直流同时提供有功和无功,提高电网安全稳定水平。

中科彩票投注研发了世界上第一个特高压混合多端直流输电控制保护系统,实现了送端常规直流和受端2个柔性直流组成的多端系统协调控制,组成了世界上最多运行方式的直流系统。

研发了世界上容量最大的柔性直流换流阀(±800千伏/5000兆瓦),世界上柔性直流单站换流器功率模块数量最多(5184个)。

世界上第一次实现了特高压混合直流系统单阀组、单站在线投退,克服了混合桥阀组直流短接充电和零压大电流运行难题。

中科彩票投注世界上首次系统地研发制造了电压等级最高、容量最大的柔性直流成套装备。

建设了世界上最大的直流输电阀厅(长89米×宽86.5米×高43.75米)。

世界上首次实现了交流故障下多端柔性直流稳定运行,达到交流故障全穿越。

世界上首次建立了单一功率模块任意故障均能安全隔离的长期可靠运行技术。

世界上首次建立了特高压常规直流和柔性直流混合输电技术的技术规范和成套设计技术。

原标题:创新驱动 动能澎湃 南方电网公司高质量推进昆柳龙直流工程建设,展现央企担当、彰显南网力量

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