“不太對勁。” 在張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程±500千伏延慶換流站調(diào)試過程中,直流斷路器的一個功能模塊出現(xiàn)了問題:兩路光纖一接入,整個模塊就無法工作。設(shè)備廠家、現(xiàn)場調(diào)試單位代表仔細(xì)排查,始終沒有找到原因。 經(jīng)過7天7夜的分析查找,北京電力檢修公司柔直調(diào)相機(jī)運(yùn)檢中心終于找到了根源——兩路光纖長度相差了70米,造成了信號時(shí)差352納秒,也就是0.000000352 秒。 ±500千伏延慶換流站內(nèi)。 對于頂尖技術(shù)來說,失之毫厘,就會謬之千里,分毫必爭是一種常態(tài)。這次小“事故”在波瀾壯闊的中國柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展史上,只是小小的水花。 ±500千伏張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程。 核心技術(shù)買不來, 見不到一份圖紙、一張照片 柔性直流輸電是一種完全可控的輸電方式,具有響應(yīng)速度快、可控性好、運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn),適用于可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、孤島供電等。這一技術(shù)是電力領(lǐng)域最前沿、最迫切、最有挑戰(zhàn)性和最具應(yīng)用前景的高端技術(shù),也被稱為“電力電子皇冠上的明珠”。 張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程換流閥安裝現(xiàn)場。 真正的核心技術(shù)是買不來的。2010年以前,柔性直流輸電技術(shù)一直掌握在國際電力巨頭企業(yè)手中,技術(shù)嚴(yán)格保密,沒有公開一份圖紙、一張照片,也不在刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)文章。而且,這些國際電力巨頭寧可不參與中國的柔性直流輸電工程,也不愿意向中國輸入柔直技術(shù)和產(chǎn)品。 南瑞集團(tuán)普瑞工程/普瑞科技系統(tǒng)研發(fā)部經(jīng)理欒洪洲記得,有一次一位同事出國參加學(xué)術(shù)會議,他本想利用這個機(jī)會好好向國外同行學(xué)習(xí)交流,但對方直接拒絕了中國科研團(tuán)隊(duì)的請求,甚至連實(shí)驗(yàn)室都不讓看一眼。 擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),才能把住企業(yè)的“命門”。面對技術(shù)封鎖,國家電網(wǎng)公司堅(jiān)持自主創(chuàng)新,于2006年啟動柔性直流輸電技術(shù)專項(xiàng)研究。 當(dāng)時(shí),外國專家曾說:“這項(xiàng)技術(shù),中國人,10年,絕對干不出來。” 但是,10年,我們不但做出來了,還達(dá)到了世界領(lǐng)先水平! ±500千伏康保換流站工程施工現(xiàn)場,施工人員正在吊裝橋臂電抗器。 打破技術(shù)封鎖 從零開始創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)中國領(lǐng)跑 中國做柔直,基本上可以說是從零開始。 實(shí)際上,國際電力企業(yè)的換流閥技術(shù)路線存在很多制約。于是,欒洪洲和團(tuán)隊(duì)提出了完全不同的設(shè)計(jì)方案。 2010年,經(jīng)過一年多時(shí)間,欒洪洲和團(tuán)隊(duì)畫出了400余張圖紙,提交了50余份報(bào)告,開展了30余次答疑,攻克了技術(shù)難關(guān),完成了技術(shù)路線確定和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作,明確了我國柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展的大方向。 欒洪洲(中)與團(tuán)隊(duì)成員。 柔性直流換流閥、控制保護(hù)技術(shù)復(fù)雜,作為團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人,時(shí)任南京南瑞繼保電氣有限公司研究中心副總工程師田杰直接住到了單位宿舍,每天干到凌晨兩三點(diǎn),帶領(lǐng)項(xiàng)目組從論證、推導(dǎo)、建模、計(jì)算、驗(yàn)證一關(guān)一關(guān)地闖了過去。 2009年10月第一次樣機(jī)試驗(yàn)時(shí),本來平穩(wěn)充電的系統(tǒng),在解鎖時(shí)意外跳閘,多次嘗試都是這樣,與之前反復(fù)的理論分析出入很大。田杰一夜未眠,坐到電腦前,一個記錄一個記錄地翻看試驗(yàn)過程和波形,終于發(fā)現(xiàn)了問題:“解鎖失敗的主要原因是解鎖電流過大。調(diào)整補(bǔ)償角度和升高電壓幅值,使柔直產(chǎn)生的電壓與外部電壓一致,能解決解鎖問題。” 田杰(中)與同事探討柔直輸電變流模塊樣機(jī)優(yōu)化方案。 像欒洪洲、田杰一樣的國家電網(wǎng)科研工作者還有很多。他們勇闖技術(shù)頂峰,一項(xiàng)項(xiàng)工程驗(yàn)證了中國柔直技術(shù)貨真價(jià)實(shí)的高水平。 2011年7月,亞洲首個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的柔性直流工程——上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電示范工程投運(yùn)。這一工程實(shí)現(xiàn)了我國柔性直流輸電技術(shù)從無到有的突破,標(biāo)志著國家電網(wǎng)成為世界第三家完全掌握柔性直流輸電成套設(shè)備設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、調(diào)試和生產(chǎn)全系列核心技術(shù)的企業(yè)。 2014年7月,世界首個五端柔直工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流科技示范工程正式投運(yùn)。這是柔性直流成套技術(shù)自主化的首次應(yīng)用,標(biāo)志著我國在柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域走在了世界前列。 2015年12月,福建廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程正式投運(yùn),再次刷新電壓等級和輸送容量的世界紀(jì)錄。這一工程也標(biāo)志著我國全面掌握了高壓大容量柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)和工程成套能力,實(shí)現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的國際引領(lǐng)。 經(jīng)過多年的科研攻關(guān)與創(chuàng)新實(shí)踐,中國已完全掌握了柔性直流成套技術(shù),并不斷在實(shí)際工程中應(yīng)用實(shí)踐,取得多個“世界首創(chuàng)”,有力推動了柔性直流裝備國產(chǎn)化及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的全面進(jìn)步。 看到中國企業(yè)自主研發(fā)成功后,國際電力巨頭大幅降價(jià),與中國企業(yè)爭項(xiàng)目。但是,他們?nèi)詿o法在價(jià)格和技術(shù)上同時(shí)勝過中國企業(yè)。不少專家還是認(rèn)可,性價(jià)比,還看中國。 3大突破、12項(xiàng)世界第一 中國柔直技術(shù)破解世界難題 一切過往,皆為序章,走在柔直技術(shù)前列的國家電網(wǎng)從未停止創(chuàng)新的步伐。 過去,受制于技術(shù)水平,直流輸電只能“點(diǎn)”對“點(diǎn)”。但是這次,國家電網(wǎng)建成了世界首個真正意義的直流電網(wǎng)! ±500千伏張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程四端帶電組網(wǎng) 今年6月29日,世界首個柔性直流電網(wǎng)、柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展史上的里程碑工程——張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程竣工投運(yùn)。來自張北的風(fēng)光將為2022年北京冬奧會提供源源不斷的綠色動能。 長風(fēng)起張北,綠電送京畿。藍(lán)圖美好,但是想用清潔能源發(fā)的電卻沒那么容易。 據(jù)測算,冬奧會比賽期間,僅首鋼滑雪大跳臺就將使用“綠電”發(fā)電約10萬度?!叭涡浴钡那鍧嵞茉慈绾纬掷m(xù)穩(wěn)定地供應(yīng)北京?破解新能源大規(guī)模開發(fā)利用世界級難題,張北柔直給出了答案。 工程額定電壓±500千伏,建設(shè)666千米±500千伏直流輸電線路,新建4座換流站,總換流容量900萬千瓦。 工程以柔性直流輸電為核心技術(shù),實(shí)現(xiàn)了大規(guī)??稍偕茉磪R集與接入、多種形態(tài)能源互補(bǔ)與消納、交直流電網(wǎng)構(gòu)建等諸多新技術(shù)融合,可以將張北地區(qū)非常豐富,但隨機(jī)、波動的風(fēng)電、光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定輸出的清潔電力,為北京冬奧會場館供電。 作為集大規(guī)??稍偕茉从押媒尤?、多種形態(tài)能源互補(bǔ)和靈活消納、直流電網(wǎng)構(gòu)建等于一體的重大科技試驗(yàn)示范工程,張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程可借鑒的經(jīng)驗(yàn)少,原始創(chuàng)新難度極大。從方案論證到生產(chǎn)準(zhǔn)備、從控保聯(lián)調(diào)控到現(xiàn)場試驗(yàn)的各個環(huán)節(jié),研究人員都在消化吸收的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。 由于電壓等級等技術(shù)參數(shù)進(jìn)一步提高,應(yīng)用在張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程中的換流閥運(yùn)行工況更為復(fù)雜,對閥控系統(tǒng)提出了微秒級超高速控制保護(hù)要求。國網(wǎng)聯(lián)研院經(jīng)過一年多的集中研發(fā),成功研制±500千伏/3000兆瓦級柔性直流換流閥,并通過全部型式試驗(yàn),換流閥總體技術(shù)性能達(dá)到國際先進(jìn)水平,部分技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。 現(xiàn)場施工更離不開創(chuàng)新?!昂芏嘣O(shè)備都是第一次見到,加上工期緊張,施工壓力很大?!睆埍睋Q流站項(xiàng)目經(jīng)理郭良說。拿打接地極來說,傳統(tǒng)的辦法是人工錘擊,兩個人一天最多只能打三四根,進(jìn)度很慢。施工人員創(chuàng)新研制出力壓機(jī),三五分鐘就能打一根,大大提升了效率。 換流站閥廳內(nèi)工作人員正在噴涂地面漆。 建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),踐行能源革命,服務(wù)美好生活,需要技術(shù)支撐。闖入柔直技術(shù)“無人區(qū)”的國家電網(wǎng)還將在柔性直流輸電在各種場合和各電壓等級的應(yīng)用、海上風(fēng)電和西部直流組網(wǎng)送出、新型柔性直流裝備開發(fā)、高可靠高效率柔直變流技術(shù)等方面繼續(xù)奮進(jìn),實(shí)現(xiàn)新的更大跨越。 唯有牽住科技創(chuàng)新這個“牛鼻子”,走好科技創(chuàng)新這步先手棋,才能占領(lǐng)先機(jī)、贏得優(yōu)勢! 如今,國家電網(wǎng)公司百尺竿頭更進(jìn)一步,提出全面實(shí)施“新跨越行動計(jì)劃”,堅(jiān)定不移推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。 “怎么有利于激發(fā)活力、有利于提高效率、有利于多出成果多出效益,就怎么辦。”可以相信,未來的國家電網(wǎng)將成為創(chuàng)新藍(lán)海、創(chuàng)業(yè)沃土、創(chuàng)客樂園,將為世界電力科技貢獻(xiàn)更多“中國智慧”! 圖片來自國網(wǎng)北京、冀北、上海、浙江、福建電力及南瑞集團(tuán) 感謝:尹星 解海寧 盧媛迪 朱斐白 梁嘉晟 莊穎芳 等 責(zé)編丨宋偉杰 美編丨張競?cè)?執(zhí)行審核丨師維藝 據(jù)說很多人都在看:(請點(diǎn)擊下圖) 滿滿“中國智慧” |
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