创新,抢占世界电网技术制高点
——准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程新疆段全线贯通系列报道之二
□本报记者/陈蔷薇
3月29日上午,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程新疆段(以下简称±1100千伏特高压新疆段)全线贯通。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。技术水平最先进体现在哪里?工程采用了哪些新技术?在哪些方面有所突破?带着这些问题,记者进行了深入采访。
从图纸到现实九年磨一剑
“准东—皖南特高压工程是抢占世界电网技术制高点的创新工程。”国网新疆电力有限公司建设部副主任李亚说。
创新在哪里?从220千伏到500千伏,从750千伏到1000千伏,从±800千伏到±1100千伏,每一次电压等级的提升不仅仅是数字的变化,更意味着电力工业技术的一次次跨越。
电压等级±800千伏上升至±1100千伏,输送容量从640万千瓦上升至1200万千瓦,经济输电距离提升至3000公里—5000公里,每千公里输电损耗降至约1.5%,每一次跨越进一步提高了直流输电效率,节约了宝贵的土地和走廊资源。
时光追溯到2007年8月16日。这一天,位于北京中关村科技园区昌平园的国家电网公司特高压直流试验基地试验线段成功升压至±1100千伏——新的世界纪录诞生了。±1100千伏电压等级的实际运行经验在国内外均无先例,此次试验线段为新电压等级的工程带来了第一份宝贵的设计依据和技术支持。
“建设±1100千伏特高压在国内外没有任何可遵循的标准和规范,工程的首创性决定了它要面临许多前所未有的困难和挑战。在这条创新之路上,充满了汗水与艰辛,也承载着光荣与梦想。”±1100千伏特高压新疆段业主项目部副经理徐玉波说。
2009年,国家电网公司启动±1100千伏及以上特高压直流输电技术关键技术研究,并开展准东能源基地外送输电方案研究,制定了准东能源基地的输电方向、特高压直流输电方案和送端电源组织方案。
2011年,国家电网公司全面启动±1100千伏特高压直流工作。同年,±1100千伏特高压直流输电设备研制技术规范正式发布,为工程启动奠定了设备基础。
2014年,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程可行性研究完成。2016年,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程开工。
从2007年到2016年,九年磨一剑,电力行业从±1100千伏及以上特高压直流输电技术、关键技术研究、设备研制、成套设计等方面均取得了突破性进展,终于让蓝图变为现实。
研发创新展示新疆力量
“准东—皖南工程的技术创新有九成体现在换流站中。”徐玉波说。
在±1100千伏特高压新疆段全线贯通的施工现场,记者看到一座座铁塔手拉手向远方延伸,铁塔起点正是一个被围挡的建筑物,这个神秘的建筑物就是±1100千伏昌吉换流站。
“昌吉换流站和古泉换流站是准东—皖南工程的心脏,两个换流站各有特色,代表目前顶级的电力设备技术。”徐玉波说。
3月中旬,±1100千伏昌吉换流站工程进入双极低端换流阀安装施工。换流阀是该工程的“心脏”设备,负责将新疆产出的交流电转化为直流电,再通过特高压线路输送至东部用电区域。3月24日,该站首台换流变压器和首套换流阀顺利完成设备主体安装,标志着该项目全面进入核心设备安装阶段。
这些即将安装的设备中体现了多年来电力行业最先进的技术成果。其中,有一个新疆企业的名字闪耀其中,那就是特变电工股份有限公司。
在特变电工±1100千伏特高压变压器研发制造基地内,世界首台最高电压等级±1100千伏特高压换流变压器正在加紧研制,这是世界级输变电工程——准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程的核心电力装备,预计今年上半年顺利下线。
特变电工股份有限公司副总工程师黄新楠介绍,这是特变电工在成功突破±800千伏直流输电技术的基础上,攻克了特高压的绝缘设计,解决了远距离输送上由于电压升高而带来的绝缘、直流偏磁等一系列世界级技术难题后孕育出的“孩子”,一旦成功下线,将成为国家“西电东送”战略的核心设备。
科研攻关刷新多个“第一次”
在准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程新疆段施工现场,听到最多的就是创新和“第一次”。
这源自工程的首创性,让各施工单位无前例可循。
在±1100千伏特高压新疆段第1标段的施工现场,该标段项目总工安学奇骄傲地表示,他们标段在施工中研发了沙漠地区混凝土智能滴灌养护系统,成功解决了沙漠地区碰到的施工难题,现在正在申请专利。
新1标地处沙漠腹地,干旱缺水,夏季气温均在40℃左右,水分挥发非常快。在施工中,工作人员发现基础混凝土浇制完成后如果得不到及时有效的养护,就无法保证基础工程的施工质量,以往人工浇水的方法在炎热的夏季沙漠中难度相对较大,不容易达到养护效果。
如何解决这一难题?项目组在新1标段项目副经理金毅的带领下,通过采用改良的滴灌原理,进行现浇基础的养护,解决了沙漠地区混凝土浇筑养护的难题。
除了沙漠,在山地的施工标段也根据标段地形特征有了相应的创新。新3标段施工方项目执行经理周辉说,以往的施工都是进行现场搅拌。有一个施工点位于天山深处,不具备拉运原材料到现场的条件,只能在别处搅拌好混凝土直接拉运到现场,再用索道运输上去。
“这是我们一个重要的科研攻关项目。”周辉说,搅拌好的混凝土比较容易凝固,确保15公里以外搅拌好的混凝土在运输中不凝固,且浇筑后在24小时内凝固,便是此项科研攻关的难题。
施工方联合部分科研院校进行科技攻关。该科研项目负责人梁超介绍,在混凝土搅拌中通过加入新材料外加剂,最终解决了这一难题。
从设计、研发到施工,我国特高压技术的发展和实践,为特高压输电技术在世界范围内更广泛的应用积累了经验,也为构建全球能源互联网奠定了坚实基础。
