青電入豫駛上“高速路”
文章來源：國家電網有限公司 發(fā)布時間：2021-06-22
今年起，對河南省的不少家庭來說，燈還是原來那盞燈，但電已是來自青海省的綠色電能，它們來自青海—河南±800千伏特高壓直流工程（以下簡稱青豫直流工程）。
出海西蒙古族藏族自治州格爾木市東行30公里，來到海西多能互補集成優(yōu)化國家示范工程基地。這里地處太陽能資源富集的柴達木盆地，茫茫戈壁上，一個個藍色光伏發(fā)電板整齊排列，一座座風力發(fā)電機迎風轉動。
青海海西蒙古族藏族自治州多能互補集成優(yōu)化國家示范工程基地光熱電站
不遠處，矗立著一座白色高塔。“這是光熱電站的集熱塔，高188米。以高塔為圓心，環(huán)繞分布著4000多面鏡片，每面鏡片面積約138平方米。”青海廣恒新能源有限公司工作人員曾需要介紹。
鏡片的名字很形象，定日鏡。它們把太陽能聚焦到集熱塔頂部的吸熱器，加熱吸熱器內的特制熔鹽。夜晚，當光伏電站停止運轉時，加熱后的特制熔鹽持續(xù)釋放熱能，再通過換熱系統(tǒng)產生蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。
“別小看光熱的能量，一座集熱塔工作一天，就能滿足10萬戶居民一天的用電需要。”曾需要說，“通過示范推廣‘以熱補光’，讓新能源發(fā)電有了可靠支撐。”
在海南藏族自治州黃河峽谷地帶，距離龍羊峽水電站約50公里處的一片草地上，如今建起了裝機規(guī)模85萬千瓦的水光互補光伏電站。
“新的水光互補技術可將原本隨機、波動、間歇的光伏電，調整為均衡、優(yōu)質、安全的穩(wěn)定電源并送入電網。”國家電投集團黃河上游水電開發(fā)有限公司于海青介紹，“我們白天優(yōu)先使用光伏發(fā)電，夜晚則由水電機組接力發(fā)電，保障新能源的最大化消納和電網的優(yōu)化運行。”目前，這座水光互補光伏電站一年發(fā)電量已占龍羊峽水電站的1/4。
除了硬件布局，多能互補系統(tǒng)的軟件革新是提升新能源供給質量的又一關鍵。為適應大規(guī)模光伏發(fā)電并網運行的技術要求，青海近年來著力開展光伏功率預測技術攻關并完成系統(tǒng)升級。在此基礎上，青海牽頭承擔了國家重點研發(fā)計劃“多能源電力系統(tǒng)互補協調調度與控制”項目，并在青海省電網調控中心上線，實現對水、火、風、光、熱、儲等多種類型電源的協調調度。
這套多能互補調度系統(tǒng)能夠給出電網運行的最佳方案，讓多種能源的深度融合實現‘1+1>2’的效果。這樣的技術能力是青海大規(guī)模發(fā)展新能源的重要基礎。
打造“電力高速”
攻克關鍵技術，保障綠色電能快速、穩(wěn)定、安全輸送。
來自青海多地的綠色電能，匯集到海南藏族自治州共和縣的塔拉灘。這里坐落著青豫直流工程的首端站：青南換流站。
2018年10月26日，青海、河南、甘肅省政府和國家電網公司在北京簽署四方合作協議。10余天后，青豫直流工程就在青豫兩地同時開工。那天，塔拉灘上冰封雪飄、寒風凜冽，青南換流站站長李斌善心里卻很火熱，“依托遠距離、大容量特高壓輸電技術，可以讓青電入豫駛上‘高速路’——只用0.00526秒，就可以把青海的綠色能源輸入1500多公里之外的河南，一秒的輸電量就足夠一個家庭使用兩年。”
在海南藏族自治州貴南縣境內，施工人員在青海—河南±800千伏特高壓直流工程一標段建設現場組裝鐵塔
“電能匯集到換流站后，交流電變直流電，同時升高電壓。”李斌善揮手指向換流站的“心臟”——換流變壓器。變壓器另一側是負責交流變直流的換流閥，這里很安靜，只有電流通過時發(fā)出的嗡嗡聲。
“與交流電相比，直流電輸送過程中產生的損耗較小。交流輸電線路需要3根線纜，直流輸電線路只需兩根，降低了建設、運行維護成本，提高了輸送速度，運行也更加穩(wěn)定。”李斌善說，“這符合青豫直流工程的設計初衷，讓青海綠色電能經濟、可靠地輸送到有需要的遠方。”
變壓器旁，巨大的散熱風扇不停轉動，“每臺變壓器重500噸，6臺編為一組，換流站共有4組24臺變壓器。”李斌善介紹說，電流經過4組變壓器升壓至800千伏，相同電功率作用下，升高電壓可以減小電流，同樣起到降低損耗的作用。
更令李斌善驕傲的是，站內設備已基本實現國產化。“工程建設中，已攻克掌握特高壓直流規(guī)劃設計、試驗研究、設備研制等關鍵技術，提升電能輸送的安全性、經濟性、環(huán)境友好性。”
“比如換流變壓器的配套組裝，要克服‘一遠一大’兩個技術難題。”李斌善說，一般情況下，換流變壓器需在生產制造廠內完成組裝、試驗再運送至換流站，但國內換流變壓器生產廠商主要集中在東部地區(qū)。同時，高原氣壓低，可能會導致散熱困難、外絕緣性能降低等問題，這就要求設計尺寸更大的換流變壓器。
為解決“遠”的問題，國家電網公司決定采用現場組裝技術，外地購買零件，西寧市組裝，再通過公路運輸至塔拉灘。“由于設備巨大，我們在國家電網青海省電力公司西寧檢修基地建設了特高壓換流變壓器組裝廠房。”李斌善說。
“大”的問題解決難度更大。設計尺寸更大的換流變壓器，意味著很多零部件需要重新設計。從工程設計階段開始，研究人員便針對高原環(huán)境特點，從變壓器外部絕緣、耐壓強度、材料選用等多個方面進行考量和設計，通過技術手段解決相關問題。
變壓器線圈等關鍵設備要經過‘浸油’處理，這層‘保護膜’不僅可以提高絕緣介質系數，還能提升設備的耐腐蝕能力。但在高原低氣壓條件下，設備‘浸油’速度慢，花費時間要比平原多幾倍。”為此，研發(fā)團隊開發(fā)了加壓“浸油”工藝，在保證質量的前提下通過特殊加壓手段提升了速度。
2020年8月，首臺±800千伏高端換流變壓器整套出廠試驗順利完成。
建設綠色工程
秉持工匠精神，科學施工、安全施工，綠色理念貫穿工程建設全過程。
2020年初，青豫直流工程首臺低端換流變壓器剛剛運抵青南換流站工地，新冠肺炎疫情突如其來，施工進程因此中斷。復工后，如何科學施工、安全施工，確保項目按期投運？青海送變電工程公司變電施工分公司副經理吳建平那時候來到塔拉灘支援青南換流站建設，直到項目正式投產前沒有回過一趟家。
青海海南藏族自治州千萬千瓦級可再生能源基地
身材瘦高的吳建平，皮膚曬得黝黑。他和團隊負責位于換流站內右側藍色廠房的氣體絕緣組合電器設備的安裝、調試。“它好比整座換流站的‘窗口’，綠色電能都要先到這里‘報到’，再流向換流站各處。”
設備由6根直徑約1米、長700多米的套管排列組成。“管壁僅有幾厘米厚，管內正中是直徑15厘米的銅線，運行電壓達到750千伏，套管內的六氟化硫氣體是良好的絕緣材料。”吳建平說，整套設備的安裝，對精密度、防塵級別要求極高，套管內不能有一粒灰塵，否則就會影響絕緣效果，造成局部放電，影響設備安全。
搭建圍欄、鋪設防塵網、設置風淋室……那段時間，吳建平和同事們采取各種辦法，確保套管內一塵不染。最終，設備一次性通過測試，吳建平高興得當場跳了起來。
工程建設過程中，精細的施工作業(yè)還有很多。“青海境內兩個標段200多公里長的線路需要驗收和調試，線路不長，但所處地段海拔高、環(huán)境惡劣。”國家電網青海省電力公司檢修公司輸電檢修中心帶電作業(yè)班班長翁鋼說，“去年4月底開始，我們60多名職工全員出動，驗收這200多公里線路，持續(xù)70天。”
“當時的情況是，施工完一段就驗收一段。每一顆螺絲我們都用扳手擰過，每一寸導線都仔細檢查過。”那段經歷，翁鋼至今難忘。
最多的一次，翁鋼所在的檢修班一天內驗收了48座輸電塔。“在平均海拔3000多米的高原工地上，上上下下48回，每回都要爬上爬下幾十米，每回都要全面巡檢。”翁鋼說，“為了把青海的綠色電能送出去，這些付出，值！”
既要科學施工，更要綠色施工，“將綠色電能輸送通道建成綠色工程”是廣大施工人員的共同心愿。
青豫直流工程線路三成的塔位需要架設在高原沼澤地帶，“午后起大風、夜來風雪襲”是家常便飯，工程建設難度大。2020年元宵節(jié)剛過，施工隊伍就來到海南藏族自治州貴南縣，駐扎在了這里的沼澤地帶。
“架設電塔時，為了保護植被，我們在地面鋪了棕墊，同時堅持不用重型機械，作業(yè)要靠人拉肩扛。”青海送變電工程公司負責青豫直流工程青海段第二標段施工的總工程師張彥斌指向一棵不足一人高的樹，“施工時本來要伐掉，但想到高原上長棵樹不容易，我們把它移植到了旁邊。”
施工過程中，這樣的故事還有很多，高原作業(yè)山路蜿蜒，考慮到重型工程車輛容易碾壓道路、破壞植被，施工隊就用騾子運輸工程設備、器件，最大程度減少環(huán)境損害；在山頂修建輸電塔時，提前架設索道，幾噸重的鋼材從空中運上山，避免山路運輸拖拽山上的樹木、植被；帶著設備、器械上下山一次，難免會折斷樹枝、損壞草皮，為此施工章程規(guī)定山上施工作業(yè)必須一次性完成，工程師們因此往往在山上一住就是一個星期……
“我們在施工過程中沒有發(fā)生一起環(huán)境污染和破壞事件。”張彥斌說。
發(fā)揮綜合效益
青電入豫填補了當地用電缺口，加快推動綠色低碳發(fā)展。
下高原，入中原，出河南駐馬店市上蔡縣城東行約40公里，抵達青豫直流工程受端站——豫南換流站。
“90后”金明輝負責豫南換流站核心設備換流閥的運行維護。自打兩年前駐扎到這里，他一次也沒有回過遼寧老家。“新建投運的輸電樞紐，離不開人。”他和數十名同事全部吃住在換流站，宿舍門外停著一排電動滑板車，“換流站區(qū)域面積540畝，哪里有故障，就騎上電動滑板車，爭取最快時間趕到現場搶修。”
走進全站安全防護最嚴密的換流閥機組，6個碩大的閥塔、720只嗡嗡作響的核心元件晶閘管晝夜不停運轉，將傳輸過來的直流電轉換回交流電，并入華中電網。“十里八鄉(xiāng)的群眾都知道這個站，咱用的是來自青海的電。”國家電網駐馬店供電公司黨建工作部主任張攀說，“以前，豫南地區(qū)相對缺電，每逢迎峰度夏碰上用電高峰，個別地方就會限電。”迎峰度夏是一關，冬天供電也壓力倍增。今年1月初，受極寒天氣影響，河南電網遭遇歷史最高負荷。青豫直流工程正式投運不到10天，就趕上了這次用電高峰，有效填補了供電缺口。
河南省海川電子玻璃有限公司生產負責人李正蘭的感受更直觀。海川公司位于駐馬店市高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)，以生產新型電子玻璃為主要業(yè)務，對供電可靠性要求較高。“過去夏季用電緊張時，優(yōu)先保民生，有時企業(yè)不得不限電，產能也隨之壓減。”李正蘭說，她也理解供電公司的難處，就這么一池水，分給公司生產用電多了，群眾生活用電就會有缺口。
青電入豫，做大了駐馬店供電公司的“池子”。從2020年7月15日雙極低端系統(tǒng)先行帶電投運起，到年底全面投運時，青豫直流工程已為河南輸送34.1億千瓦時。“去年夏天到現在，企業(yè)再沒限過電。”李正蘭說。
【責任編輯：家正】
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