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    重大項目巡禮|張北柔直工程:12項世界第一破解綠電大規(guī)模消納難題

    2024-11-12 08:52:32  來源:河北新聞網(wǎng)

      張北柔直工程:

      12項世界第一破解綠電大規(guī)模消納難題

      日前,張北柔直工程中都換流站進行年度檢修。 趙勇攝

      在新能源領(lǐng)域,河北有一項超級工程,創(chuàng)12項世界第一,讓全球為之矚目。它就是張北柔性直流電網(wǎng)工程。

      2850兆瓦、2870兆瓦……10月31日,張北柔直工程中都換流站主控室大屏幕上,全站向北京輸送綠電的功率數(shù),以千分之一秒為單位持續(xù)刷新。

      “張北的風點亮北京的燈”,這項工程助力北京冬奧會實現(xiàn)了奧運史上首次全時段100%綠電供應(yīng)。

      截至10月31日,張北柔直工程已安全運行1585天,累計向京津冀地區(qū)輸送綠電超355.95億千瓦時。

      在中都換流站站長王大中眼里,數(shù)據(jù)背后是冀北電力人的創(chuàng)新與創(chuàng)造。

      2018年初,張北柔直工程開工建設(shè)。工程新建中都、康巴諾爾、阜康和延慶4座換流站及±500千伏直流輸電線路。

      這是世界首個四端柔性直流電網(wǎng)工程,技術(shù)、設(shè)備代表了最高水平。

      為何要組建柔性直流電網(wǎng)?

      風起風止,日升日落,新能源的隨機性、波動性特征使得其大規(guī)模并網(wǎng)消納成為世界級難題。

      王大中打了個比方:“如果說交流輸電是公路,常規(guī)直流輸電就像鐵路,那柔性直流輸電則是高鐵。后者具有快速響應(yīng)、高可控性和強大適應(yīng)性的特點,是有效駕馭新能源最關(guān)鍵的技術(shù)之一。”

      籌備階段,國網(wǎng)冀北電力有限公司超高壓分公司面向各基層單位招募骨干人員。

      有著二十多年變電運維經(jīng)驗的王大中毅然報名,來到張北壩上,加入了工程建設(shè)大軍。

      “張北一場風,從春刮到冬”,這是張北地區(qū)發(fā)展風電的資源優(yōu)勢,但也給工程建設(shè)帶來極大的考驗。

      工程剛開始的時候,白天零下二十多攝氏度,晚上零下三四十攝氏度。地面凍土深度達2.6米,工程樁根本就打不下去,必須人工鑿孔,固定住樁頭。

      就在這樣的環(huán)境下,建設(shè)者們克服困難,耗時4個月完成了3520根樁的施工。

      更大的挑戰(zhàn)來自核心技術(shù)研發(fā)。

      工程安裝的很多設(shè)備是世界首臺首套,這意味著沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可循。

      作為直流電和交流電相互轉(zhuǎn)換的橋梁,柔性直流換流閥被稱為張北柔直工程的“心臟”,是工程中技術(shù)含量最高、挑戰(zhàn)最大的主設(shè)備之一。

      畫了數(shù)百張圖紙,提交了幾十份報告,開展數(shù)百次試驗研制換流閥樣機,經(jīng)過多次迭代升級……研發(fā)人員一路摸索前行,成功研制出±500千伏/3000兆瓦級柔性直流換流閥。

      記者看到,在中都換流站換流閥廳,高大的換流閥閥塔靜靜矗立。

      一座閥塔由132個子模塊組成,全站共有24座這樣的閥塔。每個子模塊均可實現(xiàn)獨立控制。即使損壞數(shù)個子模塊,“心臟”依然能健康穩(wěn)定運行。

      “若要實現(xiàn)成網(wǎng)運行,必須考慮發(fā)生故障時的處理方式?!痹趪W(wǎng)冀北電力有限公司高級專家金海望看來,艱巨的挑戰(zhàn)還來自故障電流的應(yīng)急處置。

      當電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時,會瞬時產(chǎn)生很大的故障電流,必須在短時間內(nèi)將故障電流切斷。

      向世界級難題發(fā)起攻堅,研發(fā)人員自主研制了世界上首批最高電壓等級的直流斷路器。

      這種高壓直流斷路器,能夠在3毫秒內(nèi)快速分斷超大的直流故障電流,并且還具有重新合閘的功能,保障電力輸送不中斷。

      超級工程,要求每一個細節(jié)甚至小到螺絲的緊固都要精確無誤。

      數(shù)百天里,金海望帶領(lǐng)團隊成員,足跡遍布3座換流站的每個角落,完成了30萬個螺絲的緊固工作。

      有這樣一個場景,深深地印在了他的腦海里——壩上的冬天寒風凜冽,在一片漆黑的原野上,換流站燈火通明,如一顆璀璨的星星。

      2020年6月29日,張北柔直工程順利投運。工程共創(chuàng)造了12項世界第一——

      研制了世界上最高功率的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件,填補了國內(nèi)先進功率半導體器件的空白;

      安裝了世界上最高電壓等級、最大輸送能力的直流電纜;

      構(gòu)建了世界上第一個實現(xiàn)風、光和儲能多能互補的直流電網(wǎng);

      …………

      每一項突破,都飽含了中國電力人的智慧和汗水。

      工程先后榮獲中國工業(yè)大獎、國家優(yōu)質(zhì)工程獎,建成了涵蓋柔直工程建設(shè)全過程的技術(shù)標準體系,帶動了我國電網(wǎng)技術(shù)和裝備制造產(chǎn)業(yè)升級。

      張北柔直工程投運以來,核心技術(shù)突破的腳步從未停歇。

      從應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)到建成數(shù)字換流站,從可視化設(shè)備到閥廳內(nèi)無人機巡檢再到“空天地一體化”巡檢,一項項創(chuàng)新突破助力綠電進京。

      近日,2024新型電力系統(tǒng)發(fā)展(崇禮)論壇在張家口崇禮舉行,業(yè)內(nèi)大咖齊聚。

      “新型電力系統(tǒng)建設(shè)沒有成熟先例,必須強化過程管理,匯聚各方合力,持續(xù)迭代升級。”論壇上,國網(wǎng)冀北電力有限公司董事長、黨委書記張瑋的發(fā)言備受關(guān)注。

      下一步,冀北電力將依托張北柔直工程,開展張家口構(gòu)網(wǎng)型多端柔直科技示范工程建設(shè)。通過攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù),打造世界首個單閥廳容量達到3吉瓦的緊湊型、構(gòu)網(wǎng)型柔性直流輸電示范工程。(河北日報記者 潘文靜)

    編輯:蘇穎
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