中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：昆柳龍直流工程是一項(xiàng)具有里程碑意義的國(guó)家重點(diǎn)工程，對(duì)于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展和電力技術(shù)水平提升具有重大意義。
烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示范工程是國(guó)家“十三五”規(guī)劃的跨省區(qū)輸電重點(diǎn)示范工程，同時(shí)也是世界上首次采用±800千伏特高壓三端混合直流輸電技術(shù)的工程。工程送電規(guī)模800萬(wàn)千瓦，全長(zhǎng)1452千米的直流線(xiàn)路途經(jīng)云南、貴州、廣西、廣東。工程集特高壓多端直流、特高壓大容量柔直、特高壓混合直流、特高壓柔直應(yīng)用于長(zhǎng)距離架空線(xiàn)路等最復(fù)雜最前沿的電網(wǎng)技術(shù)于一體，需要在新設(shè)備、控制保護(hù)策略等方面實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)突破，設(shè)備研發(fā)和工程建設(shè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
創(chuàng)新引領(lǐng) 搶占直流輸電技術(shù)“制高點(diǎn)”
在國(guó)際上，特高壓柔性直流輸電技術(shù)是個(gè)完全空白的領(lǐng)域，沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。中國(guó)工程院院士、南方電網(wǎng)公司專(zhuān)家委員會(huì)名譽(yù)主任委員李立浧表示，真正的核心技術(shù)要不來(lái)、買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái)。我們必須去闖這個(gè)“無(wú)人區(qū)”，盡好我們這一代的使命，把中國(guó)的能源發(fā)展好，為國(guó)家爭(zhēng)一口氣。
2018年12月，昆柳龍直流工程開(kāi)工建設(shè)。工程建設(shè)伊始，南方電網(wǎng)超高壓公司集中優(yōu)勢(shì)技術(shù)資源，抽選60多名技術(shù)骨干組成了柔直換流閥、直流控保系統(tǒng)、柔直變壓器及電抗器、直流開(kāi)關(guān)與穿墻套管四支攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，并以此為基礎(chǔ)，在主設(shè)備定標(biāo)后牽頭整合國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所和設(shè)備廠(chǎng)家骨干力量，擴(kuò)充成立了四支關(guān)鍵設(shè)備聯(lián)合攻關(guān)的“超級(jí)團(tuán)隊(duì)”，圍繞特高壓多端直流、大容量柔性直流、IGBT元器件等關(guān)鍵設(shè)備和核心技術(shù)全力開(kāi)展攻堅(jiān)。
“雖然任務(wù)很艱巨，但我們有信心?！弊鳛楣こ滔到y(tǒng)集成與控制保護(hù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)組長(zhǎng)、時(shí)任南方電網(wǎng)超高壓公司計(jì)劃部總經(jīng)理的胡蓉說(shuō)，“關(guān)鍵技術(shù)的突破不僅關(guān)系到推進(jìn)工程進(jìn)度，更重要的是把核心技術(shù)掌握在自己手中，提升國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)和影響力?！?
“超級(jí)團(tuán)隊(duì)”不畏艱難，高速“超車(chē)”，兩年左右的時(shí)間里取得了多項(xiàng)重大突破：攻克換流閥黑模塊可靠旁路技術(shù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)柔性直流遠(yuǎn)距離輸電、首次實(shí)現(xiàn)特高壓柔直功率器件國(guó)產(chǎn)化、首次全面梳理特高壓多端混合直流運(yùn)行方式，攻克世界電壓最高容量最大橋臂電抗器的設(shè)計(jì)研發(fā)制造難題、國(guó)際上首次完成HSS開(kāi)關(guān)直流燃弧試驗(yàn)、首次啟動(dòng)柔直800千伏穿墻套管?chē)?guó)產(chǎn)化研制……在解決世界技術(shù)難題的同時(shí)，推動(dòng)了我國(guó)電力裝備技術(shù)水平的提升，在電力工程建設(shè)史上豎起一座“新峰”。
破解難題 攻克特高壓多端柔直技術(shù)“關(guān)鍵點(diǎn)”
昆柳龍直流工程共有三個(gè)站點(diǎn)，送端昆北換流站采用常規(guī)直流送電，兩個(gè)受端換流站采用柔性直流輸電。應(yīng)用在受端站點(diǎn)的特高壓柔性直流換流閥是柔性直流輸電的關(guān)鍵設(shè)備之一，這種設(shè)備在電力工程中被稱(chēng)為換流站的“心臟”。
以往的柔性直流輸電，最高電壓僅達(dá)到±500千伏，而昆柳龍直流工程的電壓達(dá)到±800千伏，需要有個(gè)超級(jí)大“心臟”，才能承擔(dān)特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量輸電的重任。
如何讓這顆國(guó)產(chǎn)的“心臟”動(dòng)起來(lái)，這是擺在攻關(guān)團(tuán)隊(duì)面前一個(gè)世界級(jí)難題。工程柔直換流閥攻關(guān)團(tuán)隊(duì)組長(zhǎng)、時(shí)任南方電網(wǎng)超高壓公司基建部主任任成林介紹，他們自主研究新的柔直換流閥拓?fù)?，研發(fā)新型電力電子器件，取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性成果，獲得了21項(xiàng)核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利，實(shí)現(xiàn)了“單一模塊故障不導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘”的攻關(guān)技術(shù)目標(biāo)。
“從概念到具體方案，從研究設(shè)計(jì)到實(shí)施，我們先后組織召開(kāi)了50多次專(zhuān)題技術(shù)交流會(huì)，30余次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)見(jiàn)證，解決了特高壓柔直閥參數(shù)確定、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)等40余項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題?！比纬闪终f(shuō)，昆柳龍直流工程柔直換流閥技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異，一些先進(jìn)技術(shù)還被國(guó)外廠(chǎng)家借鑒。
如果說(shuō)柔直換流閥是工程的“心臟”，那么另一項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，即多端直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)就相當(dāng)于“大腦”，控制保護(hù)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的啟停、功率升降、執(zhí)行保護(hù)等起到非常關(guān)鍵的作用，這又是工程建設(shè)者們必須要邁過(guò)的“一道坎”。
攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過(guò)多輪深入討論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了全面突破，解決了三端混合協(xié)調(diào)控制等46項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題和956個(gè)一般性策略，為后續(xù)工程的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐。
依托工程 讓技術(shù)“痛點(diǎn)”變?yōu)椤巴黄泣c(diǎn)”
直流系統(tǒng)最關(guān)鍵的核心設(shè)備柔性直流換流閥，其中的IGBT器件，被稱(chēng)為電力電子裝置的“CPU”。
時(shí)任昆柳龍直流工程調(diào)試總指揮、南方電網(wǎng)超高壓公司昆柳龍項(xiàng)目部副總經(jīng)理介紹，由于IGBT產(chǎn)品設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測(cè)試及產(chǎn)品穩(wěn)定性方面難度大，這種器件占柔直換流閥價(jià)格40%左右，3300伏以上高電壓等級(jí)的IGBT主要由少數(shù)國(guó)外廠(chǎng)家壟斷，價(jià)格高昂，而且由于廠(chǎng)家生產(chǎn)能力限制，供貨進(jìn)度也難以有效保證。
攻關(guān)團(tuán)隊(duì)組織國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家在國(guó)產(chǎn)器件應(yīng)用方面開(kāi)展了多項(xiàng)聯(lián)合試驗(yàn)和性能測(cè)試，推進(jìn)國(guó)產(chǎn)IGBT器件設(shè)計(jì)及制造工藝改進(jìn)，解決了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)“世界首次”的技術(shù)突破，為國(guó)產(chǎn)IGBT器件逐步替代進(jìn)口器件打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
昆柳龍直流工程輸電量相當(dāng)于4.5個(gè)黃河小浪底工程，是廣東好幾個(gè)地市一年的用電量的總和。這么重大的工程如果發(fā)生故障，經(jīng)濟(jì)損失不可估量。因此，昆柳龍直流工程新設(shè)備要連過(guò)三關(guān)：研制關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試關(guān)以及高電壓、大電流下的長(zhǎng)期嚴(yán)苛考驗(yàn)關(guān)，以確保設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠。
胡雨龍說(shuō)：“整個(gè)調(diào)試過(guò)程順利，特高壓柔直換流閥、混合多端控保系統(tǒng)、HSS高速開(kāi)關(guān)、純光測(cè)量裝置、啟動(dòng)電阻、柔直變壓器等眾多世界‘首臺(tái)套’設(shè)備帶電運(yùn)行正常！”
攻堅(jiān)克難 把工程“難點(diǎn)”轉(zhuǎn)為“亮點(diǎn)”
昆柳龍直流工程建設(shè)面臨工期緊、任務(wù)重、建設(shè)難度大、外部協(xié)調(diào)復(fù)雜等困難和挑戰(zhàn)。針對(duì)工程建設(shè)中的難題，南方電網(wǎng)超高壓公司嚴(yán)格做好工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度管控。
在受端龍門(mén)換流站和柳州換流站，昆柳龍直流工程首次使用大跨度特高壓柔直閥廳。工程單個(gè)閥廳面積達(dá)到5514平方米，屋蓋網(wǎng)架總面積達(dá)52000平方米，提升高度22.8米，提升總重量達(dá)到506噸，這又是創(chuàng)造一項(xiàng)電力工程建設(shè)的新紀(jì)錄。
“相當(dāng)于把13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架提升到7層樓的高度。”時(shí)任昆柳龍直流工程項(xiàng)目質(zhì)量安全總監(jiān)付詩(shī)禧說(shuō)，他們經(jīng)過(guò)充分調(diào)研、反復(fù)技術(shù)論證，最后采取網(wǎng)架地面拼裝后再利用“超大型構(gòu)件液壓同步提升技術(shù)”將其整體提升到位，不僅大大降低了施工難度和風(fēng)險(xiǎn)，也提高了安裝效率與質(zhì)量。這在電力建設(shè)史上尚屬于首次，具有重要的示范意義。
柔直換流閥作為換流站的“心臟”，設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)也非常嚴(yán)苛。為了保障柔直換流閥安裝環(huán)境的高潔凈度要求，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用閥廳六級(jí)防塵措施，將閥廳微塵成功控制在微米級(jí)，確保閥廳的潔凈才能保證“心臟”強(qiáng)健有力的搏動(dòng)。
2020年12月27日，經(jīng)過(guò)上萬(wàn)名建設(shè)者近兩年堅(jiān)持不懈的努力，工程提前半年實(shí)現(xiàn)了投運(yùn)。昆柳龍直流工程創(chuàng)造了19項(xiàng)世界第一，依托工程申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利108件，牽頭編制國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)51項(xiàng)，在世界上率先建立并掌握系統(tǒng)全面的特高壓多端混合柔性直流技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。
時(shí)任南方電網(wǎng)超高壓公司副總經(jīng)理李慶江說(shuō)：“我們?cè)诠こ探ㄔO(shè)中以主動(dòng)科研攻關(guān)來(lái)保障工程質(zhì)量、掌握核心技術(shù)、提升技術(shù)影響力和促進(jìn)人才培養(yǎng)。工程建設(shè)中把攻堅(jiān)作為檢驗(yàn)初心使命、體現(xiàn)責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾獞?zhàn)場(chǎng)，順利實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)目標(biāo)，形成了我們‘胸懷大局、迎難而上、自立自強(qiáng)、勇攀高峰’的昆柳龍精神品質(zhì)?！?
本文刊載于《當(dāng)代電力文化》2024年第9期，作者單位：中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司
