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搶占技術制高點 特高壓直流輸電領跑世界的“中國標準”

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我國已全面掌握了特高壓直流規劃設計、試驗研究、設備研制、工程建設和運行管理等關鍵技術,并在國內國際上全面推廣應用,輸送容量和輸送距離不斷提升,先進性、可靠性、經濟性和環境友好性得到了全面驗證,實現了“中國創造”和“中國引領”。特高壓直流輸電技術對保障能源安全、推動東西部地區協調發展,具有重要意義。

直流輸電是以高壓直流方式實現電能傳輸,在送端將三相交流電通過換流站整流變成直流電,然后通過直流輸電線路送往另一個換流站逆變為三相交流電,送入受端交流電網使用。直流輸電的發展與換流技術(特別是高電壓、大功率換流設備)發展緊密相關。我國于20世紀60年代初開始直流輸電研究,1987年建成自主設計、全部采用國產設備的舟山直流輸電工程。經過30多年的發展,我國直流輸電工程從電壓到容量正在引領世界直流輸電技術發展。

我國能源資源與電力負荷需求呈逆向分布。2/3的水電資源集中在西南地區,80%以上的陸地風能資源和太陽能資源集中在西部、北部地區,而70%以上的電力消費集中在東中部地區,能源基地距離負荷中心1000~4000千米。針對我國能源資源特點,國家提出了“西電東送”發展戰略。

特高壓直流輸電系統指的是±800千伏及以上直流電壓等級的直流輸電系統。技術經濟分析表明,當輸電功率大于400萬千瓦、輸電距離達到1500千米時,通過比較單位輸電距離、單位輸送電量的年費用指標(每千瓦時年費用、每千米年費用),采用特高壓直流從技術經濟上是合理的選擇。通過發展特高壓直流輸電,可以將西部省區的電力資源優勢轉化為經濟優勢,改變東西部能源與經濟不平衡的狀況,加快我國能源結構調整,促進東西部地區經濟協調發展。為金沙江、瀾滄江、雅礱江等流域的電力資源提供外送通道,使我國四川、云南、西藏水電資源的大規模開發成為可能;為新疆、甘肅、青海等地的風電、光伏等清潔能源提供輸送通道,從而為推動能源供給側改革、能源結構轉型創造有利條件。

與常規高壓直流輸電系統相比,特高壓直流系統的設備制造技術難度大,特別是換流變壓器、平波電抗器、直流套管、換流閥等重要換流設備,需要克服制造技術上的諸多困難。1月8日,“特高壓±800千伏直流輸電工程”榮獲國家科學技術進步獎特等獎。特高壓±800千伏直流輸電技術是我國能源電力發展的核心技術,是實施我國大規??鐓^域能源優化戰略的重大關鍵技術,具有輸電損耗低、輸電走廊利用率高的特點。特高壓±800千伏直流輸電技術極其復雜,國內外沒有可借鑒的經驗,研發難度極大。國家電網公司等單位聯合科研、高校、設備制造等160多家單位協同攻關,完成關鍵技術研究141項,創造了37項世界第一,攻克了特高電壓、特大電流下的絕緣特性、電磁環境、設備研制、試驗技術等世界級難題。

±800千伏特高壓直流輸電系統由中國率先建設,并成功投入商業運行。2006年,中國開始實施特高壓直流輸電示范工程。2006年,云南—廣東±800千伏直流輸電工程開工,雙極輸送功率500萬千瓦,輸電距離1373千米,2010年6月18日雙極正式投入運行。向家壩—上海(向上)±800千伏直流輸電工程,最大輸送容量為700萬千瓦,輸電距離1907 千米。2010年7月8日,向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程投運。

向家壩—上海±800kV特高壓直流輸電工程起點為四川宜賓復龍換流站,落點為上海奉賢換流站,途經四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江蘇、浙江、上海等六省兩市,四次跨越長江,是世界上首個線路全長超過1900千米的特高壓直流輸電工程。

工程由我國自主研發、自主設計和自主建設,是我國能源領域取得的世界級創新成果,代表了當時世界高壓直流輸電技術的最高水平。工程建設完成129項重大技術研究,設備綜合國產化率達68.52%。組裝附件多,施工難度大,施工當時在世界上無先例可借鑒。向上工程的成功投運,標志著國家電網公司在超遠距離、超大規模輸電技術上取得全面突破,為加快我國西部地區清潔能源的大規模開發、提高非化石能源比重打下了堅實基礎;標志著我國已經具備了生產和系統集成全套特高壓直流關鍵設備的綜合能力,顯著提升了我國電工裝備制造業的自主創新能力和核心競爭力。

昌吉—古泉(準東—皖南)±1100千伏特高壓直流輸電工程是世界上首個電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術最先進的直流輸電工程,是繼哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流輸電工程后,國家實施“疆電外送”戰略的第二條特高壓輸電工程,全長3324千米。工程電壓等級為±1100千伏,額定輸送容量1200萬千瓦,起于新疆昌吉換流站,止于安徽古泉換流站,途徑新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南和安徽6個?。ㄗ灾螀^)。

吉泉工程設備研制難度大,換流閥、換流變、直流穿墻套管、平抗電壓提升至1100千伏,研制面臨著設計、生產工藝、試驗能力和方法的考驗。設備自主化要求高,交直流主設備基本面向國內采購,設備自主設計、自主研發、自主生產供貨,設備自主化水平要進一步提升。工程投運后,每年可向華東地區輸送電量660億千瓦時,減少煤炭運輸3024萬噸,減排煙塵2.4萬噸、二氧化硫14.9萬噸、氮氧化物15.7萬噸,將有力促進長三角區域大氣污染防治目標的實現。

3月29日,昌吉—古泉特高壓直流輸電工程新疆段全線貫通。4月15日,隨著最后一相導線順利跨越天塹長江,±1100千伏長江大跨越工程貫通。這是±1100千伏輸電線路首次跨越長江,其主跨越塔高225.2米,單基塔重1259噸,跨越總長2900米,三者均為全線之最。截至5月13日,古泉換流站主控樓、繼電器室、雙極低端閥廳已全面實現“無塵化”管理,電纜敷設完成91萬米,占比99%;雙極低端閥廳換流閥及附屬設備安裝80%;1000千伏GIS設備全部特殊試驗順利完成,500千伏GIS設備本體安裝單元1162個,全部完成。

2019-06-19 03:33:38
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