张北柔性直流电网工程:12项世界第一破解绿电大规模消纳难题

2024-11-17 11:03:55 admin

在新能源领域,张北直流河北有一项超级工程,柔性创12项世界第一,电网大规让全球为之瞩目。工程它就是项世张北柔性直流电网工程。

 
2850兆瓦、界第2870兆瓦……10月31日,破解张北柔直工程中都换流站主控室大屏幕上,绿电全站向北京输送绿电的模消功率数,以千分之一秒为单位持续刷新。纳难
 
“张北的张北直流风点亮北京的灯”,这项工程助力北京冬奥会实现了奥运史上首次全时段100%绿电供应。柔性
 
截至10月31日,电网大规张北柔直工程已安全运行1585天,工程累计向京津冀地区输送绿电超355.95亿千瓦时。项世
 
在中都换流站站长王大中眼里,数据背后是冀北电力人的创新与创造。
 
2018年初,张北柔直工程开工建设。工程新建中都、康巴诺尔、阜康和延庆4座换流站及±500千伏直流输电线路。
 
这是世界首个四端柔性直流电网工程,技术、设备代表了最高水平。
 
为何要组建柔性直流电网?
 
风起风止,日升日落,新能源的随机性、波动性特征使得其大规模并网消纳成为世界级难题。
 
王大中打了个比方:“如果说交流输电是公路,常规直流输电就像铁路,那柔性直流输电则是高铁。后者具有快速响应、高可控性和强大适应性的特点,是有效驾驭新能源最关键的技术之一。”
 
筹备阶段,国网冀北电力有限公司超高压分公司面向各基层单位招募骨干人员。
 
有着二十多年变电运维经验的王大中毅然报名,来到张北坝上,加入了工程建设大军。
 
“张北一场风,从春刮到冬”,这是张北地区发展风电的资源优势,但也给工程建设带来极大的考验。
 
工程刚开始的时候,白天零下二十多摄氏度,晚上零下三四十摄氏度。地面冻土深度达2.6米,工程桩根本就打不下去,必须人工凿孔,固定住桩头。
 
就在这样的环境下,建设者们克服困难,耗时4个月完成了3520根桩的施工。
 
更大的挑战来自核心技术研发。
 
工程安装的很多设备是世界首台首套,这意味着没有现成的经验可循。
 
作为直流电和交流电相互转换的桥梁,柔性直流换流阀被称为张北柔直工程的“心脏”,是工程中技术含量最高、挑战最大的主设备之一。
 
画了数百张图纸,提交了几十份报告,开展数百次试验研制换流阀样机,经过多次迭代升级……研发人员一路摸索前行,成功研制出±500千伏/3000兆瓦级柔性直流换流阀。
 
记者看到,在中都换流站换流阀厅,高大的换流阀阀塔静静矗立。
 
一座阀塔由132个子模块组成,全站共有24座这样的阀塔。每个子模块均可实现独立控制。即使损坏数个子模块,“心脏”依然能健康稳定运行。
 
“若要实现成网运行,必须考虑发生故障时的处理方式。”在国网冀北电力有限公司高级专家金海望看来,艰巨的挑战还来自故障电流的应急处置。
 
当电网系统发生故障时,会瞬时产生很大的故障电流,必须在短时间内将故障电流切断。
 
向世界级难题发起攻坚,研发人员自主研制了世界上首批最高电压等级的直流断路器。
 
这种高压直流断路器,能够在3毫秒内快速分断超大的直流故障电流,并且还具有重新合闸的功能,保障电力输送不中断。
 
超级工程,要求每一个细节甚至小到螺丝的紧固都要精确无误。
 
数百天里,金海望带领团队成员,足迹遍布3座换流站的每个角落,完成了30万个螺丝的紧固工作。
 
有这样一个场景,深深地印在了他的脑海里——坝上的冬天寒风凛冽,在一片漆黑的原野上,换流站灯火通明,如一颗璀璨的星星。
 
2020年6月29日,张北柔直工程顺利投运。工程共创造了12项世界第一——
 
研制了世界上最高功率的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件,填补了国内先进功率半导体器件的空白;
 
安装了世界上最高电压等级、最大输送能力的直流电缆;
 
构建了世界上第一个实现风、光和储能多能互补的直流电网;
 
…………
 
每一项突破,都饱含了中国电力人的智慧和汗水。
 
工程先后荣获中国工业大奖、国家优质工程奖,建成了涵盖柔直工程建设全过程的技术标准体系,带动了我国电网技术和装备制造产业升级。
 
张北柔直工程投运以来,核心技术突破的脚步从未停歇。
 
从应用数字孪生技术到建成数字换流站,从可视化设备到阀厅内无人机巡检再到“空天地一体化”巡检,一项项创新突破助力绿电进京。
 
近日,2024新型电力系统发展(崇礼)论坛在张家口崇礼举行,业内大咖齐聚。
 
“新型电力系统建设没有成熟先例,必须强化过程管理,汇聚各方合力,持续迭代升级。”论坛上,国网冀北电力有限公司董事长、党委书记张玮的发言备受关注。
 
下一步,冀北电力将依托张北柔直工程,开展张家口构网型多端柔直科技示范工程建设。通过攻关关键核心技术,打造世界首个单阀厅容量达到3吉瓦的紧凑型、构网型柔性直流输电示范工程。(潘文静)


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