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    【中国能源报】“龙门”腾跃绿色电能(发力新基建)

    来源:中国能源报 日期:2020-09-22 11:38 访问次数: 字号:[ ]
    来源:《中国能源报》(2020年08月31日 第25版)
      在珠三角西北的广东省惠州市龙门县龙潭镇,一条“西电东送”能源大动脉正蜿蜒而来,这就是世界首个±800千伏特高压多端柔性直流工程——乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(以下简称“昆柳龙直流工程”)。这一世界首条特高压多端柔性直流输电“高速路”,一举创造了17项世界第一。
      它西起云南昆北换流站,横跨云南、贵州、广西、广东四省区,分别送电到广西柳北换流站和广东龙门换流站。由中国能建广东院(以下简称“广东院”)负责勘察设计的±800千伏龙门换流站(以下简称“龙门换流站”)正是工程的受端,建设任务重要:既承担着大容量、远距离、特高压、多端直流的“西电东送”重任,也肩负着电力行业重大科技创新的示范重任——来自1452公里之外的清洁水电,将通过它注入粤港澳大湾区,迸发出绿色动能。
      7月31日,龙门换流站双极低端顺利投产,标志着昆柳龙直流工程实现阶段性投产。
      新技术、新设备,
      实现12项世界首创
      在建设过程中,广东院全力攻关特高压柔性直流、多端混合直流等世界级技术难题,打造世界特高压柔性直流输电标杆工程。
      龙门换流站需消纳乌东德水电站约50%的电量。广东院设计团队从系统设计上下功夫,从节约资源、工程可实施与科技创新等角度出发,在充分对比论证后,提出了龙门换流站采用柔性直流输电技术方案。
      与常规特高压直流相比,特高压柔性直流输电经济性与环保性更加明显,不仅可以减少能源消耗,大幅降低新能源发电输送系统的整体成本,还可以将清洁能源输送得更远、更平稳。
      “龙门换流站采用了特高压柔性直流输电技术,不仅为云南清洁水电开发外送提供了强有力的技术支撑,也有助于解决粤港澳大湾区多直流集中落点带来的受端电网风险问题,可以进一步提升电网运行的安全稳定性。”广东院资深专家钟杰峰介绍道。
      与此同时,广东院设计团队经过持续的方案论证和调整优化,创新换流站主接线和总平面布置等设计方案,使特高压柔性直流换流站从蓝图走向实景:世界首套特高压三端混合直流输电协调控制系统、柔直变故障快速跳闸技术和全封闭柔直阀厅的智能巡检系统等,为换流站的主设备安全运行保驾护航。
      新技术和新设备的大量应用,使龙门换流站集最先进、最复杂的电网技术于一体,并取得12项世界首创:世界电压等级最高、容量最大的柔性直流换流站;采用世界容量最大的柔性直流换流阀(±800千伏/5000兆瓦),柔性直流换流器功率模块数量达5184个,为世界最多;世界首个具备架空线路故障自清除及再启动能力的柔性直流换流站,可以高速再启动;世界首次实现了特高压混合直流系统单阀组、单站在线投退,克服了混合桥阀组直流短接充电和零压大电流运行难题;世界首次实现了交流故障下多端柔性直流稳定运行,达到交流故障全穿越;采用世界最大的直流输电阀厅;世界首次应用多端混合直流输电控制保护策略;世界首次应用集成紫外、红外及可见光的三光融合特高压全封闭柔直阀厅智能巡检系统……
      更稳定、更高效,
      换流站“心脏”更强大

      换流阀相当于整个换流站的“心脏”,可将远距离输送过来的直流电转换为日常使用的交流电,龙门换流站柔直换流阀比常规直流换流阀更稳定、更高效。
      “常规直流换流阀工作时需要大交流电网的支持,在换相失败故障情况下还会拖累交流电网。柔性直流换流阀则像一个友好和善的能者,不但能适应强、弱电网各种情况,还可以反过来给交流电网提供支持。”广东院龙门换流站项目设总关沛举了一个形象的例子。
      据了解,这也是世界首个特高压柔性直流换流阀,采用的换流阀功率模块在容量与可靠性上均为世界之最,其故障隔离设计方式也为世界首创。
      阀厅作为放置换流阀的封闭建筑,其工程技术和工艺质量也有着更高的要求。“阀厅内要布置庞大的换流阀,电气工艺布置十分复杂,设计施工需要保证工艺流程和电气净距。”广东院变电土建室主任工程师张肖峰说,“阀厅顶部还要悬挂电气和起重设备,对屋盖结构的承载力和变形性能要求十分严格。”
      为满足换流站高标准的阀厅建设要求,自可研阶段开始,广东院便组织技术骨干成立了攻关研究团队,针对空间网架、空间管桁架等大跨度结构体系深入研究。在多轮次方案比选论证后,确定了阀厅屋盖采用自重轻、刚度大、承载力高、安装方便、经济性好的三层正放四角锥空间网架结构体系。
      为保证工艺流程及电气净距,龙门换流站内设有高端阀厅和低端阀厅各2座,单个面积为5500-7700平方米,净空高度为22.0-33.5米。高端阀厅总高44米,平面呈长宽均约90米的矩形,比一个足球场还要大。“阀厅的最大跨度达86.5米,创下了我国电网建设史上的跨度之最。”张肖峰说。
      更自主、更智慧,
      数字化愿景照进现实
      随着网络基础设施建设、大数据发展和应用,以及数字经济的发展,广东院提出了“技术赋能、数字工程、智慧服务”的数字化建设愿景,并将数字化手段广泛应用在龙门换流站的建设过程中。
      龙门换流站工程规模大、技术要求高,4个柔直阀厅布置尤为复杂。每个阀厅内需布置192个阀塔基础,以及众多空调、阀冷水、阀控光纤管道,管沟与基础密布交错。地面一字排开的换流阀塔近16米高,阀厅顶部还要悬挂避雷器、互感器、管母等电气设备及起重设备,上、中、下三层工艺和设备犹如一座立体迷宫。
      “针对现场实际和技术特点,我们全面发挥自主研发的三维协同设计平台优势,在工程中深入开展三维数字化设计,采用三维数字化方式为设计方案赋能,高质量完成了阀厅地下管沟设计和碰撞检查、电气安全净距校验、钢结构精细化及设计交底模式优化等设计工作。龙门换流站全站地上和地下均实现三维设计,为现场施工和信息化管理提供了三维可视化支持。”广东院负责数字化技术工作的副总工程师廖毅表示。
      与此同时,借助三维数字化具有的信息一致性和可视化优势,设计团队与各参建单位密切合作,高效协同,使工程全方位焕发数字化设计技术带来的新活力。
      此外,广东院还承担了昆柳龙直流工程广东段线路的设计工作。该段直流线路全长283公里,新建铁塔575基,采用昆柳龙直流与新东直流互换路径、垂直排列等方案,实现了提高线路可靠性与压缩线路走廊的新五星彩票。昆柳龙直流工程线路已于5月14日实现全线贯通。
      “昆柳龙直流工程昆北-龙门双极低端提前顺利投产,标志着世界首个能承受±800千伏特高压的柔直换流阀已在工程中成功研制出来,并在龙门换流站正常运行。常规直流和柔性直流混合系统的功能性通过验证,将为新能源送出和解决多直流集中落点带来的受端电网风险问题起到示范作用。”广东院副总工程师冯晓东说。
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