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直击西电东送:首个特高压柔性直流工程投产,创19项世界第一

(文/周昊 编辑/周远方)12月27日上午,由南方电网公司投资建设的国家西电东送重点工程乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程(简称昆柳龙直流工程,下同)正式启动投产送电,较计划提前半年。

作为世界第七大水电站——乌东德水电站的主要送出“大动脉”,昆柳龙直流工程从云南出发,跨过1452公里的高山河湖,把电站丰沛的水电分别送往广东和广西的用电负荷中心。

昆柳龙直流工程预计每年送电330亿度,相当于海南省一年的全社会用电量。投产后,南方电网的非化石能源电量占比将从2019年的52.9%提升至54%甚至更高。

该项工程是国家首个特高压多端直流示范工程,是世界首个特高压柔性直流工程,也是目前世界上电压等级最高、输送容量最大的多端混合直流工程。本次工程创造了19项电力技术的世界第一,主要设备自主化率达100%,有力带动国内相关装备制造业的高端化和设备的国产化。南方电网与国内相关厂家共同研发的柔性直流关键芯片IGBT成功应用到工程中,打破了国外少数厂家的垄断。

此外,由于线路要穿越众多复杂的地理和气候环境,工程还首创架空线路直流故障自清除技术。当遭遇外界环境冲击突然短路时,工程能在0.5秒内恢复正常运行,保障这条能源“大动脉”的稳定输送。

2020年3月24日,施工中的乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程线路广东段跨越清远北江 南方电网供图

目前,南方电网主网架已经发展成为世界上技术最先进、结构最复杂、运行最稳定的大电网之一。伴随着工程的建成投产,“十三五”期间南方电网全面建成了6大直流工程,以及海南联网二回交流海缆工程,已经形成了八条交流、十一条直流的跨省西电东送大电网,西电东送总能力超过5800万千瓦。

世界上首个特高压多端混合直流工程,主要设备自主化率达100%

“这是一个领跑世界的超级工程。它的提前投运标志着我国特高压直流输电技术提升到空前水平,开创出新的输电模式,为世界电网发展提供大量宝贵的经验,是世界电网发展史上的一座里程碑。”中国工程院院士、南方电网公司专家委员会主任委员李立浧表示。

昆柳龙直流工程作为世界级工程,其技术难度、复杂性都达到了当前输变电领域的世界最高水平。

它是世界上首个特高压多端混合直流工程,创造了19项世界第一——包括世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最长的柔性直流工程,首个具备架空线路直流故障自清除能力的柔性直流输电工程,技术难度、工程复杂性均为当前输变电领域之最。进一步擦亮“特高压”的国家名片。

为了同时在特高压、多端、柔性直流等3个世界电网技术发展最尖端、最前沿领域取得工程实践的成功,南方电网组建了柔直换流阀、直流控制保护系统、柔直变压器及电抗器、直流开关与穿墙套管等4支攻关团队,推进并确定工程整体技术方案和关键技术路线。主要设备自主化率达到100%,原材料(器件)国产化率大幅提升。

IGBT器件是柔性直流换流阀功率模块的核心器件,被称为柔性直流中的“CPU”,目前主要被国外少数厂家垄断,其价格高昂、供货周期长,也是进口量最大的关键器件。

南方电网与中国中车采取共同研发的形式,历经一年半解决了一系列关键技术问题,成功实现该器件在高低端、全半桥、多型号的全面试用,关键性能指标超过同类进口产品。

“工程的投产标志着远距离大容量输电进入特高压柔性直流输电时代。”浙江大学教授、国际电气电子工程师学会(IEEE)会士徐政表示,工程不但具有重大的现实意义,而且具有深远的历史意义。

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