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带你看看世界电力“皇冠上的明珠”的中国智慧

北极星智能电网在线  来源:电网头条  作者:头条君  2020/9/4 13:09:01  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:“不太对劲。”

张北柔性直流电网试验示范工程±500千伏延庆换流站调试过程中,直流断路器的一个功能模块出现了问题:两路光纤一接入,整个模块就无法工作。设备厂家、现场调试单位代表仔细排查,始终没有找到原因。

(来源:微信公众号“电网头条”ID:sgcctop 作者:头条君)

经过7天7夜的分析查找,北京电力检修公司柔直调相机运检中心终于找到了根源——两路光纤长度相差了70米,造成了信号时差352纳秒,也就是0.000000352 秒。

对于顶尖技术来说,失之毫厘,就会谬之千里,分毫必争是一种常态。这次小“事故”在波澜壮阔的中国柔性直流输电技术发展史上,只是小小的水花。

核心技术买不来,见不到一份图纸、一张照片

柔性直流输电是一种完全可控的输电方式,具有响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点,适用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电等。这一技术是电力领域最前沿、最迫切、最有挑战性和最具应用前景的高端技术,也被称为电力电子皇冠上的明珠”。

真正的核心技术是买不来的。2010年以前,柔性直流输电技术一直掌握在国际电力巨头企业手中,技术严格保密,没有公开一份图纸、一张照片,也不在刊物上发表学术文章。而且,这些国际电力巨头宁可不参与中国的柔性直流输电工程,也不愿意向中国输入柔直技术和产品。

南瑞集团普瑞工程/普瑞科技系统研发部经理栾洪洲记得,有一次一位同事出国参加学术会议,他本想利用这个机会好好向国外同行学习交流,但对方直接拒绝了中国科研团队的请求,甚至连实验室都不让看一眼。

拥有具有自主知识产权的核心技术,才能把住企业的“命门”。面对技术封锁,国家电网公司坚持自主创新,于2006年启动柔性直流输电技术专项研究。

当时,外国专家曾说:“这项技术,中国人,10年,绝对干不出来。”

但是,10年,我们不但做出来了,还达到了世界领先水平!

±500千伏康保换流站工程施工现场,施工人员正在吊装桥臂电抗器。

打破技术封锁 从零开始创新,实现中国领跑

中国做柔直,基本上可以说是从零开始。

实际上,国际电力企业的换流阀技术路线存在很多制约。于是,栾洪洲和团队提出了完全不同的设计方案。

2010年,经过一年多时间,栾洪洲和团队画出了400余张图纸,提交了50余份报告,开展了30余次答疑,攻克了技术难关,完成了技术路线确定和拓扑结构设计等工作,明确了我国柔性直流输电技术发展的大方向。

柔性直流换流阀、控制保护技术复杂,作为团队技术负责人,时任南京南瑞继保电气有限公司研究中心副总工程师田杰直接住到了单位宿舍,每天干到凌晨两三点,带领项目组从论证、推导、建模、计算、验证一关一关地闯了过去。

2009年10月第一次样机试验时,本来平稳充电的系统,在解锁时意外跳闸,多次尝试都是这样,与之前反复的理论分析出入很大。田杰一夜未眠,坐到电脑前,一个记录一个记录地翻看试验过程和波形,终于发现了问题:“解锁失败的主要原因是解锁电流过大。调整补偿角度和升高电压幅值,使柔直产生的电压与外部电压一致,能解决解锁问题。”

像栾洪洲、田杰一样的国家电网科研工作者还有很多。他们勇闯技术顶峰,一项项工程验证了中国柔直技术货真价实的高水平。

2011年7月,亚洲首个具有自主知识产权的柔性直流工程——上海南汇风电场柔性直流输电示范工程投运。这一工程实现了我国柔性直流输电技术从无到有的突破,标志着国家电网成为世界第三家完全掌握柔性直流输电成套设备设计、试验、调试和生产全系列核心技术的企业。

2014年7月,世界首个五端柔直工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流科技示范工程正式投运。这是柔性直流成套技术自主化的首次应用,标志着我国在柔性直流输电技术领域走在了世界前列。

2015年12月,福建厦门±320千伏柔性直流输电科技示范工程正式投运,再次刷新电压等级和输送容量的世界纪录。这一工程也标志着我国全面掌握了高压大容量柔性直流输电关键技术和工程成套能力,实现了柔性直流输电技术领域的国际引领。

经过多年的科研攻关与创新实践,中国已完全掌握了柔性直流成套技术,并不断在实际工程中应用实践,取得多个“世界首创”,有力推动了柔性直流装备国产化及相关产业链的全面进步。

看到中国企业自主研发成功后,国际电力巨头大幅降价,与中国企业争项目。但是,他们仍无法在价格和技术上同时胜过中国企业。不少专家还是认可,性价比,还看中国。

3大突破、12项世界第一 中国柔直技术破解世界难题

一切过往,皆为序章,走在柔直技术前列的国家电网从未停止创新的步伐。

过去,受制于技术水平,直流输电只能“点”对“点”。但是这次,国家电网建成了世界首个真正意义的直流电网!

今年6月29日,世界首个柔性直流电网、柔性直流输电技术发展史上的里程碑工程——张北柔性直流电网试验示范工程竣工投运。来自张北的风光将为2022年北京冬奥会提供源源不断的绿色动能。

长风起张北,绿电送京畿。蓝图美好,但是想用清洁能源发的电却没那么容易。

据测算,冬奥会比赛期间,仅首钢滑雪大跳台就将使用“绿电”发电约10万度。“任性”的清洁能源如何持续稳定地供应北京?破解新能源大规模开发利用世界级难题,张北柔直给出了答案。

±500千伏张北柔性直流电网试验示范工程

工程额定电压±500千伏,建设666千米±500千伏直流输电线路,新建4座换流站,总换流容量900万千瓦。

工程以柔性直流输电为核心技术,实现了大规模可再生能源汇集与接入、多种形态能源互补与消纳、交直流电网构建等诸多新技术融合,可以将张北地区非常丰富,但随机、波动的风电、光伏发电转化为稳定输出的清洁电力,为北京冬奥会场馆供电。

作为集大规模可再生能源友好接入、多种形态能源互补和灵活消纳、直流电网构建等于一体的重大科技试验示范工程,张北柔性直流电网试验示范工程可借鉴的经验少,原始创新难度极大。从方案论证到生产准备、从控保联调控到现场试验的各个环节,研究人员都在消化吸收的基础上不断创新。

由于电压等级等技术参数进一步提高,应用在张北柔性直流电网试验示范工程中的换流阀运行工况更为复杂,对阀控系统提出了微秒级超高速控制保护要求。国网联研院经过一年多的集中研发,成功研制±500千伏/3000兆瓦级柔性直流换流阀,并通过全部型式试验,换流阀总体技术性能达到国际先进水平,部分技术指标国际领先。

现场施工更离不开创新。“很多设备都是第一次见到,加上工期紧张,施工压力很大。”张北换流站项目经理郭良说。拿打接地极来说,传统的办法是人工锤击,两个人一天最多只能打三四根,进度很慢。施工人员创新研制出力压机,三五分钟就能打一根,大大提升了效率。

建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业,践行能源革命,服务美好生活,需要技术支撑。闯入柔直技术“无人区”的国家电网还将在柔性直流输电在各种场合和各电压等级的应用、海上风电和西部直流组网送出、新型柔性直流装备开发、高可靠高效率柔直变流技术等方面继续奋进,实现新的更大跨越。

唯有牵住科技创新这个“牛鼻子”,走好科技创新这步先手棋,才能占领先机、赢得优势!

如今,国家电网公司百尺竿头更进一步,提出全面实施“新跨越行动计划”,坚定不移推进创新驱动发展战略。

“怎么有利于激发活力、有利于提高效率、有利于多出成果多出效益,就怎么办。”可以相信,未来的国家电网将成为创新蓝海、创业沃土、创客乐园,将为世界电力科技贡献更多“中国智慧”!

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