十年磨一劍 匠心鑄精品——記準東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程

發(fā)布時間: 2019-09-27   來源:本站編輯  作者:李婕茜

  9月26日,世界矚目的準東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程正式投運。我國自主研發(fā)、自主設計和自主建設的目前世界運行電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠的直流輸電工程,終于揭開面紗,迎接世人關注的目光。

  工程起于新疆昌吉換流站,途經(jīng)甘肅、寧夏、陜西、河南,止于安徽古泉換流站。歷經(jīng)十年研究、三年半建設工期,工程應用先進的高電壓、大電流、低損耗換流技術和裝備制造技術,創(chuàng)下多項世界紀錄,填補多個國際空白,實現(xiàn)了世界高壓輸電領域的重大跨越,樹立起了世界電力發(fā)展史上一座新的里程碑。

  這個工程的故事,還遠遠不止于此。

  多項“世界之最”,底氣從何而來?

  新的工程因何成為“世界之最”?通過以下幾組數(shù)字或許可以得出答案——

  ±1100千伏,世界上最高的電壓等級;

  3324千米,世界上最遠的輸電距離;

  1200萬千瓦,世界上最大的輸電容量。

  一個個“第一”背后,是一段漫長艱辛的登頂之路。

  10年前,國家電網(wǎng)有限公司啟動了±1100千伏特高壓直流輸電21項關鍵技術研究,組織國內(nèi)外數(shù)百家單位開展產(chǎn)學研聯(lián)合攻關,向電網(wǎng)技術的“無人區(qū)”挺進,開始了輸電技術攻關的馬拉松賽。由于沒有國外成熟的技術和成果可借鑒,研發(fā)團隊必須根據(jù)我國國情和特高壓直流輸電技術現(xiàn)狀,在工程規(guī)劃、設計、施工、運行等方面持續(xù)深入細致地研究攻關,勇敢地“摸著石頭過河”。

  2011年,公司又啟動了15項±1100千伏特高壓直流輸電關鍵技術研究。此后一年,工程模型樣機和關鍵組部件研制成功,工程研發(fā)工作取得階段性勝利。2015年12月,工程獲得核準,2016年1月工程正式開工建設。

  “從最初的規(guī)劃,到工程研發(fā)再到工程建設,每個環(huán)節(jié)都有數(shù)不清的難點。電壓等級提高到±1100千伏,看起來只是數(shù)字的增加,背后對系統(tǒng)穩(wěn)定性、絕緣配合、換流站布置和設備性能等都提出了更高的要求。”國網(wǎng)經(jīng)研院設備監(jiān)造中心主任李明承擔了工程大部分的設備監(jiān)造工作,他說:“如此高的電壓等級,如此大的輸電容量,已經(jīng)到了很多設備的設計極限?,F(xiàn)有的廠房規(guī)模、制造手段等已經(jīng)無法滿足要求,一切都必須重新開始。”

  作為整個工程研發(fā)的核心,換流變壓器研發(fā)的成敗,決定了工程能否建成落地。

  對一幢房子來說,更高的樓層,需要更強的承重能力。對換流變壓器來說,更高的電壓等級需要更強的絕緣結(jié)構(gòu)設計?!?100千伏,意味著必須重新設計變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu),才能保證所有設備的安全可靠穩(wěn)定。早在變壓器概念設計階段,內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進工作就開始了。五年時間里,經(jīng)過數(shù)不清的論證、計算、修改、實驗,甚至在最后的生產(chǎn)階段,換流變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也一直在改進優(yōu)化。

  “為研制出適用于±1100千伏電壓等級的換流變壓器閥側(cè)套管和出線裝置,我們必須設計出一套全新的規(guī)范參數(shù),提供給廠家研發(fā)制造?!闭f起設備研發(fā)過程,國網(wǎng)直流建設分公司副總工程師鄭勁感慨,“參數(shù)設計和設備制造都是艱難的過程,這中間沒有任何經(jīng)驗可循,我們和廠家相互配合、共同努力,經(jīng)過了多次失敗,然后再技術迭代。道路曲折,前途卻光明,重大創(chuàng)新往往都是這樣來之不易?!?/p>

  “路子找到了,就要大膽去做”。穿墻套管實現(xiàn)國產(chǎn)化、換流閥耐壓特性提升、電磁環(huán)境難題被攻克……技術研發(fā)一環(huán)扣著一環(huán),創(chuàng)新突破一個接著一個,電網(wǎng)人最終順利完成了電工領域的巨大挑戰(zhàn),全面掌握了世界最高電壓等級輸電核心技術,建設了一個前所未有的精品工程,創(chuàng)下了多項名副其實的“世界之最”。

  超強輸送能力,帶來幾重利好?

  旅客從新疆昌吉出發(fā)前往安徽宣城,需要乘坐汽車再換乘火車,歷時52小時22分才能抵達終點。而電,頃刻之間便能穿越數(shù)千千米,實現(xiàn)“用新疆的一陣風來點亮華東的萬家燈火”。

  2018年10月,工程調(diào)試送電,來自我國西部能源基地的富集電能直通華東地區(qū)。如今工程投運,我國成為世界首個具備3000~5000千米范圍內(nèi)輸送千萬千瓦級電能能力的國家?!?100千伏特高壓直流輸電也成為目前世界范圍內(nèi)最高效最經(jīng)濟的能源輸送方式。

  先來做一道算術題。僅一個±1100千伏直流工程的輸電能力即可滿足我國一個中等發(fā)達省份一半左右的用電需求。準東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程的輸電能力可同時驅(qū)動1200列高鐵列車全速運行,同時點亮4億盞30瓦的電燈,滿足華東5000萬家庭的用電需求。

  新疆是我國五大綜合能源基地之一。準東地區(qū)煤炭資源品質(zhì)優(yōu)良、開發(fā)條件好,已探明煤炭儲量2136億噸,規(guī)劃產(chǎn)能可支撐4000萬千瓦煤電裝機。如此豐富的煤炭資源,卻因外送問題,無法大規(guī)模開發(fā)利用。

  “首先運力緊張是重要因素。其次,盡管鐵路部門積極暢通疆煤運輸通道,但如此大規(guī)模的煤炭運輸,從經(jīng)濟性上考慮,是很不劃算的一件事?!眹W(wǎng)特高壓部有關專業(yè)人士在接受記者采訪時說,“但特高壓輸電解決了這個難題。與其他的利用方式相比,工程能以最少成本獲取最大收益,將新疆的潛在資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實際經(jīng)濟優(yōu)勢,并同時降低用戶用能成本?!?/p>

  除了超強輸電能力帶來的用能效率提升和用能成本下降,工程建設本身也具備強大的經(jīng)濟效益。工程能直接帶動新疆的電源等相關產(chǎn)業(yè)投資約1020億元,可增加就業(yè)崗位2.8萬個,每年拉動國內(nèi)生產(chǎn)總值增長上千億元,助力打贏精準脫貧攻堅戰(zhàn),為新疆經(jīng)濟社會發(fā)展和長治久安提供了堅強保障。

  重重利好,不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟效益的“量”上,更體現(xiàn)在社會發(fā)展“質(zhì)”的提升上。

  利用先進特高壓輸電技術實施大規(guī)?!敖娡馑汀?,工程不僅能有力促進新疆能源基地集約化開發(fā),拉動新疆經(jīng)濟增長,實現(xiàn)新疆健康快速發(fā)展和長治久安;從更大范圍看,它極大提升了電力系統(tǒng)的資源優(yōu)化配置能力,給跨國輸電、洲際輸電提供了解決方案,對“一帶一路”建設具有重大的示范效應,也為加快世界能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了成熟技術和成功經(jīng)驗。

  推動綠色發(fā)展,如何發(fā)揮更大作用?

  新疆無垠的戈壁荒灘上,高聳的白色風機迎風起舞。葉片飛旋,股股清風不斷轉(zhuǎn)化為涓涓電能,送入千家萬戶。

  得益于“三山夾兩盆”的特殊地形,新疆多地處于“風口”,九大風區(qū)的風能資源相當于四個半三峽電站。

  但近年來,隨著風能資源大規(guī)模開發(fā),運行消納矛盾也日益突出——風電裝機暴增的同時,利用率卻不高。

  把風電送出去,必須依靠特高壓。

  2014年1月投運的哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流工程是實施“疆電外送”的首個特高壓直流工程。此后,新疆面向華東地區(qū)的輸電網(wǎng)絡不斷延伸。隨著準東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程投運,新疆豐富的清潔電能將繼續(xù)“灌溉”遠方。

  據(jù)測算,工程每10小時輸送的電量就能給全國所有電動汽車充滿電,每8小時20分鐘輸送的1億千瓦時電能,相當于替代燃煤4.58萬噸。如此龐大的燃煤量,即使采用國內(nèi)運煤能力最強的重載列車運送,也需要55小時。

  “工程投運后,相當于給‘疆電外送’額外增加了一條‘輸血’大動脈。顯而易見,交易電量尤其是清潔電量也將隨之增加。”北京電力交易中心交易一部有關專業(yè)人士說,“依靠發(fā)電權替換、電力現(xiàn)貨市場交易和中長期電力交易,工程將進一步提高新能源消納水平,提升新能源利用率?!?/p>

  工程解決的不僅是西北地區(qū)新能源消納問題,更為華東地區(qū)的“呼吸之痛”開出了一劑良方。

  作為大氣污染防治的有效手段,特高壓能減少燃煤排放,進一步提高華東地區(qū)終端用能電氣化水平,推動地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展,助力打贏污染防治攻堅戰(zhàn),推動大氣污染防治目標的實現(xiàn)。工程投產(chǎn)后具備年送電600億~850億千瓦時的能力,超過上海全年用電量的一半,可使華東每年減少原煤消耗3800萬噸,減排二氧化碳7000萬噸、二氧化硫70萬噸。

  電網(wǎng)技術創(chuàng)新突破,電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化完善,將隨著經(jīng)濟社會發(fā)展的需求,永不止步。預計到2020年、2025年和2035年,國家電網(wǎng)跨區(qū)跨省輸電能力將分別達到2.5億、3.6億和6億千瓦,滿足清潔能源裝機6.5億、9億和15億千瓦發(fā)展需要。縱橫神州的特高壓電網(wǎng),將盡其所能為經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮更大作用。

      關鍵詞: 特高壓,直流輸電

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