我国全面掌握特高压直流输电等技术,实现了“中国创造”和“中国引领”

工程师8 发表于 2018-05-21 15:13:00 收藏 已收藏
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我国全面掌握特高压直流输电等技术,实现了“中国创造”和“中国引领”

工程师8 发表于 2018-05-21 15:13:00

我国已全面掌握了特高压直流规划设计、试验研究、设备研制、工程建设和运行管理等关键技术,并在国内国际上全面推广应用,输送容量和输送距离不断提升,先进性、可靠性、经济性和环境友好性得到了全面验证,实现了“中国创造”和“中国引领”。特高压直流输电技术对保障能源安全、推动东西部地区协调发展,具有重要意义。

我国全面掌握特高压直流输电等技术,实现了“中国创造”和“中国引领”

电从远方来 直流输电创新发展

直流输电是以高压直流方式实现电能传输,在送端将三相交流电通过换流站整流变成直流电,然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变为三相交流电,送入受端交流电网使用。直流输电的发展与换流技术(特别是高电压、大功率换流设备)发展紧密相关。我国于20世纪60年代初开始直流输电研究,1987年建成自主设计、全部采用国产设备的舟山直流输电工程。经过30多年的发展,我国直流输电工程从电压到容量正在引领世界直流输电技术发展。

我国能源资源与电力负荷需求呈逆向分布。2/3的水电资源集中在西南地区,80%以上的陆地风能资源和太阳能资源集中在西部、北部地区,而70%以上的电力消费集中在东中部地区,能源基地距离负荷中心1000~4000千米。针对我国能源资源特点,国家提出了“西电东送”发展战略。

我国全面掌握特高压直流输电等技术,实现了“中国创造”和“中国引领”

攻克世界级难题 加快能源结构调整

特高压直流输电系统指的是±800千伏及以上直流电压等级的直流输电系统。技术经济分析表明,当输电功率大于400万千瓦、输电距离达到1500千米时,通过比较单位输电距离、单位输送电量的年费用指标(每千瓦时年费用、每千米年费用),采用特高压直流从技术经济上是合理的选择。通过发展特高压直流输电,可以将西部省区的电力资源优势转化为经济优势,改变东西部能源与经济不平衡的状况,加快我国能源结构调整,促进东西部地区经济协调发展。为金沙江、澜沧江、雅砻江等流域的电力资源提供外送通道,使我国四川、云南、西藏水电资源的大规模开发成为可能;为新疆、甘肃、青海等地的风电、光伏等清洁能源提供输送通道,从而为推动能源供给侧改革、能源结构转型创造有利条件。

与常规高压直流输电系统相比,特高压直流系统的设备制造技术难度大,特别是换流变压器、平波电抗器、直流套管、换流阀等重要换流设备,需要克服制造技术上的诸多困难。1月8日,“特高压±800千伏直流输电工程”荣获国家科学技术进步奖特等奖。特高压±800千伏直流输电技术是我国能源电力发展的核心技术,是实施我国大规模跨区域能源优化战略的重大关键技术,具有输电损耗低、输电走廊利用率高的特点。特高压±800千伏直流输电技术极其复杂,国内外没有可借鉴的经验,研发难度极大。国家电网公司等单位联合科研、高校、设备制造等160多家单位协同攻关,完成关键技术研究141项,创造了37项世界第一,攻克了特高电压、特大电流下的绝缘特性、电磁环境、设备研制、试验技术等世界级难题。

抢占技术制高点 向上特高压示范工程

±800千伏特高压直流输电系统由中国率先建设,并成功投入商业运行。2006年,中国开始实施特高压直流输电示范工程。2006年,云南—广东±800千伏直流输电工程开工,双极输送功率500万千瓦,输电距离1373千米,2010年6月18日双极正式投入运行。向家坝—上海(向上)±800千伏直流输电工程,最大输送容量为700万千瓦,输电距离1907 千米。2010年7月8日,向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程投运。

向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程起点为四川宜宾复龙换流站,落点为上海奉贤换流站,途经四川、重庆、湖北、湖南、安徽、江苏、浙江、上海等六省两市,四次跨越长江,是世界上首个线路全长超过1900千米的特高压直流输电工程。

工程由我国自主研发、自主设计和自主建设,是我国能源领域取得的世界级创新成果,代表了当时世界高压直流输电技术的最高水平。工程建设完成129项重大技术研究,设备综合国产化率达68.52%。组装附件多,施工难度大,施工当时在世界上无先例可借鉴。向上工程的成功投运,标志着国家电网公司在超远距离、超大规模输电技术上取得全面突破,为加快我国西部地区清洁能源的大规模开发、提高非化石能源比重打下了坚实基础;标志着我国已经具备了生产和系统集成全套特高压直流关键设备的综合能力,显著提升了我国电工装备制造业的自主创新能力和核心竞争力。

世界之最 吉泉特高压直流输电工程

昌吉—古泉(准东—皖南)±1100千伏特高压直流输电工程是世界上首个电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术最先进的直流输电工程,是继哈密南—郑州±800千伏特高压直流输电工程后,国家实施“疆电外送”战略的第二条特高压输电工程,全长3324千米。工程电压等级为±1100千伏,额定输送容量1200万千瓦,起于新疆昌吉换流站,止于安徽古泉换流站,途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南和安徽6个省(自治区)。

吉泉工程设备研制难度大,换流阀、换流变、直流穿墙套管、平抗电压提升至1100千伏,研制面临着设计、生产工艺、试验能力和方法的考验。设备自主化要求高,交直流主设备基本面向国内采购,设备自主设计、自主研发、自主生产供货,设备自主化水平要进一步提升。工程投运后,每年可向华东地区输送电量660亿千瓦时,减少煤炭运输3024万吨,减排烟尘2.4万吨、二氧化硫14.9万吨、氮氧化物15.7万吨,将有力促进长三角区域大气污染防治目标的实现。

3月29日,昌吉—古泉特高压直流输电工程新疆段全线贯通。4月15日,随着最后一相导线顺利跨越天堑长江,±1100千伏长江大跨越工程贯通。这是±1100千伏输电线路首次跨越长江,其主跨越塔高225.2米,单基塔重1259吨,跨越总长2900米,三者均为全线之最。截至5月13日,古泉换流站主控楼、继电器室、双极低端阀厅已全面实现“无尘化”管理,电缆敷设完成91万米,占比99%;双极低端阀厅换流阀及附属设备安装80%;1000千伏GIS设备全部特殊试验顺利完成,500千伏GIS设备本体安装单元1162个,全部完成。

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