編者按
昆柳龍直流工程是世界首個(gè)特高壓柔性直流工程，是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的多端混合直流工程，技術(shù)先進(jìn)性、工程復(fù)雜性達(dá)到當(dāng)前輸變電領(lǐng)域世界最高水平，是南方電網(wǎng)公司成立以來建設(shè)難度最高、技術(shù)挑戰(zhàn)最大的工程項(xiàng)目。習(xí)近平總書記在對烏東德水電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電的重要指示中提出，要勇攀科技新高峰。習(xí)近平總書記的重要指示激勵(lì)昆柳龍建設(shè)者們勇于創(chuàng)新、勇于突破，大膽確立特高壓多端混合直流這一世界領(lǐng)先、無先例可循的技術(shù)路線，以極為頑強(qiáng)的意志勝利完成科技攻關(guān)，引領(lǐng)世界特高壓輸電技術(shù)進(jìn)入柔性直流新時(shí)代。
南方電網(wǎng)公司首席技術(shù)專家、南網(wǎng)科研院董事長饒宏
柔直技術(shù)突破 實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新
面對直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的“無人區(qū)”，南方電網(wǎng)公司首席技術(shù)專家、南網(wǎng)科研院董事長饒宏帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊(duì)在昆柳龍直流工程中首創(chuàng)特高壓柔性直流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從技術(shù)設(shè)想到工程技術(shù)實(shí)踐的原始創(chuàng)新，引領(lǐng)全球特高壓技術(shù)進(jìn)入了柔性直流時(shí)代。
這是南方電網(wǎng)公司科研人員勇于創(chuàng)新實(shí)踐的結(jié)果。他們敢闖敢試，在開辟新領(lǐng)域、探索新路徑過程中持續(xù)搶占世界直流技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)，用實(shí)際行動(dòng)詮釋了“胸懷大局、迎難而上、自立自強(qiáng)、勇攀高峰”的昆柳龍精神。
實(shí)現(xiàn)重大原始創(chuàng)新
昆柳龍直流工程的投產(chǎn)是世界直流輸電工程技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。隨著西電東送的發(fā)展，南方電網(wǎng)公司潛心探索并實(shí)踐出了適合我國直流輸電工程實(shí)際的創(chuàng)新之路。“在直流輸電技術(shù)發(fā)展初期，我們經(jīng)歷了引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新的過程，到直流特高壓800千伏的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)了消化、吸收、再創(chuàng)新。”饒宏感慨，特高壓柔性直流技術(shù)在世界上是沒有其他國家提出過的，這次是我們提出了一個(gè)新的發(fā)展方向，要把柔性直流電壓等級提升到特高壓。
饒宏和昆柳龍直流工程的淵源要從2016年的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高壓大容量柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范應(yīng)用”說起。這是“十三五”首批國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，饒宏是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，項(xiàng)目立項(xiàng)就是要突破傳統(tǒng)的大規(guī)模直流輸電必須依賴強(qiáng)交流電網(wǎng)支撐發(fā)展的瓶頸，提高多直流饋入受端電網(wǎng)穩(wěn)定性。
工程采取什么樣的技術(shù)路線？這是立項(xiàng)之初就擺在饒宏面前的一道必答題。通過大量細(xì)致的理論研究、分析論證，饒宏和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為可以利用柔性直流技術(shù)特點(diǎn)來解決這個(gè)持續(xù)困擾電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的問題，同時(shí)解決特高壓柔性直流遠(yuǎn)距離輸送和架空線技術(shù)的問題。隨后，他們提出了“傳統(tǒng)直流+柔性直流”的混合直流輸電工程技術(shù)，并獲得了專家的認(rèn)可。
五年來，饒宏帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)解決了一系列技術(shù)問題，從系統(tǒng)分析、參數(shù)選擇再到設(shè)備規(guī)范、控制策略的論證提出，他們給出了一套完整的技術(shù)方案。這些前期的基礎(chǔ)論證、科學(xué)研究是工程得以圓滿完成的重要基礎(chǔ)。
影響未來電網(wǎng)格局的關(guān)鍵技術(shù)
從南澳±160千伏多端柔性直流示范工程到魯西背靠背工程，再到昆柳龍直流工程，柔性直流輸電技術(shù)不斷應(yīng)用發(fā)展，特高壓、大容量、多端、混合直流等技術(shù)的層層疊加也使工程建設(shè)的技術(shù)難題呈幾何級數(shù)增加。“我們要做的就是通過技術(shù)手段，讓這張世界上最復(fù)雜的電網(wǎng)，成為世界上最先進(jìn)、最可靠的電網(wǎng)。”
在饒宏看來，極具挑戰(zhàn)性的難題之一就是架空線路故障自清除。“為了提高模塊的可靠性，我們設(shè)計(jì)了提升措施，通過策略優(yōu)化適應(yīng)電網(wǎng)的各種工況，從而實(shí)現(xiàn)直流輸電線路就算遇到雷擊等外部故障也能自我修復(fù)。”這只是工程中的諸多難題之一。掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，并不是單點(diǎn)技術(shù)突破，團(tuán)隊(duì)需要自主解決工程建設(shè)鏈條上的所有關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，提前解決工程投運(yùn)中的各種技術(shù)問題。
在昆柳龍直流工程投產(chǎn)之前，柔性直流技術(shù)在歐洲等國家主要應(yīng)用于新能源并網(wǎng)領(lǐng)域，這個(gè)技術(shù)到底能不能用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，引起了國際業(yè)界的廣泛關(guān)注。2019年，南網(wǎng)科研院在國際大電網(wǎng)組織發(fā)起成立了混合直流輸電技術(shù)工作組，得到了來自十多個(gè)國家的專家的熱烈響應(yīng)。
如今，該工程的成功投運(yùn)向世界證明了柔性直流技術(shù)可以示范應(yīng)用在主網(wǎng)架上進(jìn)行遠(yuǎn)距離大容量送電，必將成為未來柔性直流技術(shù)發(fā)展的趨勢，這也是以饒宏為代表的技術(shù)專家為世界直流輸電發(fā)展所作出的重大創(chuàng)新貢獻(xiàn)。 (周慧)
南網(wǎng)科研院直流輸電與電力電子技術(shù)研究所研究員周月賓
挑戰(zhàn)技術(shù)高峰 打造“最強(qiáng)心臟”
馬上要過34歲生日的周月賓，7年前以優(yōu)異成績從浙江大學(xué)博士畢業(yè)。作為一名電網(wǎng)科研人，他和團(tuán)隊(duì)打造了世界首個(gè)特高壓柔性直流輸電工程的“最強(qiáng)心臟”——柔性直流換流閥，在特高壓柔性直流輸電技術(shù)的道路上奮力拼搏。
挑戰(zhàn)柔性直流輸電技術(shù)的“珠穆朗瑪峰”
2016年初，南方電網(wǎng)公司首次提出了特高壓柔性直流的技術(shù)設(shè)想。當(dāng)時(shí)因?yàn)闆]有任何技術(shù)基礎(chǔ)，來自系統(tǒng)、設(shè)計(jì)和設(shè)備等領(lǐng)域的專家意見并不統(tǒng)一，有些專家并不好看這項(xiàng)技術(shù)的前景。
作為報(bào)告的主要編寫者之一，周月賓和同事們通過數(shù)月不懈的調(diào)研計(jì)算、分析論證，形成了南方電網(wǎng)公司關(guān)于特高壓柔直的第一本論述報(bào)告，論證了特高壓柔直技術(shù)的可行性。
由周月賓自主研發(fā)的特高壓混合多端直流輸電電磁暫態(tài)仿真模型可以說是開啟特高壓柔性直流技術(shù)研究的一把“鑰匙”，這成為團(tuán)隊(duì)后續(xù)研究攻關(guān)的基礎(chǔ)。在搭建模型之初，周月賓也是一頭霧水，無從下手。“采取什么樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、配置哪些控制策略、預(yù)留哪些接口等等，這都要在動(dòng)手之前有所規(guī)劃。”周月賓說，加上時(shí)間特別緊迫，當(dāng)時(shí)自己心里特別急，主動(dòng)請纓利用國慶假期專心攻克仿真模型。經(jīng)過上百次的調(diào)試，終于在假期第七天搭建完成了第一個(gè)特高壓混合多端直流輸電電磁暫態(tài)仿真模型，為后續(xù)工作開展打下了良好基礎(chǔ)。
肩負(fù)起時(shí)代賦予的科技創(chuàng)新重任
作為柔性直流輸電工程的“心臟”——換流閥是整個(gè)工程的關(guān)鍵核心設(shè)備之一，承擔(dān)著特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量清潔水電轉(zhuǎn)換為日常使用的交流電的重任。周月賓與國內(nèi)廠家聯(lián)合攻關(guān)，從模塊、閥段再到閥塔，一步一個(gè)腳印研制出世界上第一個(gè)閥塔原型機(jī)。說起這個(gè)，周月賓言語中充滿驕傲：“我們第一個(gè)原型機(jī)的長寬高為9米×7米×15米，重量約70噸，相當(dāng)于一架C919大型客機(jī)的重量。”
當(dāng)時(shí)，特高壓柔直閥的經(jīng)濟(jì)性是業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的又一焦點(diǎn)，尤其是損耗問題，高損耗意味著設(shè)備運(yùn)行效率低下。根據(jù)過往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，特高壓柔直閥的損耗預(yù)估在1.2%—1.3%，“這是10多年前的損耗指標(biāo)，對于一個(gè)世界級的工程而言，這個(gè)技術(shù)指標(biāo)并不先進(jìn)。”為此，周月賓大膽提出采用調(diào)制技術(shù)，對已有的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行革命。通過反復(fù)迭代，周月賓和同事們自主開發(fā)設(shè)計(jì)、校核計(jì)算程序，優(yōu)化參數(shù)組合，成功將損耗降低至1%以下，與最初始方案相比，每年可節(jié)省約1.2億度電。
艱難方顯勇毅，磨礪始得玉成。他忘不掉無數(shù)個(gè)搭建模型、數(shù)據(jù)測試的日與夜。在他的筆記本上，記錄著關(guān)于工程技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)的各類匯報(bào)數(shù)據(jù)和資料，“基本上連續(xù)三個(gè)月都是一周一匯報(bào)的工作強(qiáng)度。”在技術(shù)的攻關(guān)路上，幾乎每一步都是岔路口，每一步都離不開大膽突破、謹(jǐn)慎論證，在特高壓柔性直流技術(shù)的科研攻關(guān)路上，周月賓特別堅(jiān)定，他說自己很幸運(yùn)，能夠參與到昆柳龍直流工程這一大國工程中，“只有胸懷祖國，敢于創(chuàng)新，肩負(fù)起時(shí)代賦予的科技創(chuàng)新重任，才能在科研道路上走得更遠(yuǎn)、攀得更高。”(周慧)
南網(wǎng)總調(diào)繼電保護(hù)處主管李捷
不斷精益求精 攻克技術(shù)難關(guān)
作為南網(wǎng)總調(diào)繼電保護(hù)處主管，李捷長期奮戰(zhàn)在交直流電網(wǎng)保護(hù)整定和運(yùn)行管理一線，先后承擔(dān)“兩渡”直流、魯西背靠背、滇西北直流等重點(diǎn)工程并網(wǎng)的關(guān)鍵任務(wù)，在交直流電網(wǎng)混聯(lián)運(yùn)行方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
從入職時(shí)的交流電網(wǎng)保護(hù)整定業(yè)務(wù)，到后來的直流保護(hù)管理業(yè)務(wù)，他勇于迎接新任務(wù)，面對昆柳龍這一“世界級工程”，他再次勇挑重?fù)?dān)，迎難而上，投入到工程直流控制保護(hù)技術(shù)攻關(guān)。面對昆柳龍工程在混合、特高壓、多端等多種復(fù)雜技術(shù)因素的疊加，遇到問題李捷總是第一時(shí)間深入分析，會(huì)同各方專家齊心協(xié)力研究解決，從前期設(shè)計(jì)之初的方案論證到保護(hù)策略和技術(shù)參數(shù)的分析研究，再到后來的試驗(yàn)調(diào)試的反復(fù)驗(yàn)證，大量新技術(shù)從無到有，不斷精益求精，攻克技術(shù)難關(guān),許多看似不能完成的任務(wù)，都得以圓滿解決。
勇挑重?fù)?dān)，深入掌握直流運(yùn)行特性
昆柳龍直流工程從起初就面臨諸多世界級難題，在如此重要的大容量特高壓直流工程中采用柔性直流技術(shù)缺乏能夠直接借鑒的經(jīng)驗(yàn)，需要全面評估論證昆柳龍直流工程采用混合直流技術(shù)的可行性，才能確保8000兆瓦的清潔能源送出和電網(wǎng)安全穩(wěn)定。
剛承擔(dān)完成金中、魯西、永富三大直流工程投運(yùn)的交直流保護(hù)整定和并網(wǎng)管理，李捷深知很多問題需要不等不靠，越早發(fā)現(xiàn)越是有條件解決。他密切關(guān)注工程前期動(dòng)向，投身運(yùn)行異常問題分析一線，明確了柔直閥控保護(hù)與直流保護(hù)配合要求、直流電流互感器異常防控措施等重要技術(shù)要求，控制保護(hù)系統(tǒng)作為直流安全可靠運(yùn)行的“大腦”，保障了在運(yùn)直流工程平穩(wěn)運(yùn)行，也為昆柳龍直流工程明確混合直流技術(shù)方案奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
對于控制保護(hù)系統(tǒng)而言，實(shí)驗(yàn)室FPT/DPT的測試驗(yàn)證無疑是最重要的一環(huán)。受新冠肺炎疫情影響，DPT試驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)間較原定計(jì)劃的2020年1月底有所推后，面對上千項(xiàng)待做的試驗(yàn)，面對未知技術(shù)難點(diǎn)以及時(shí)間緊、任務(wù)重、人力不足等困難，李捷堅(jiān)持每日參加試驗(yàn)問題分析研究，督促各方落實(shí)問題閉環(huán)管控，加快提升問題定位和措施制定的效率，避免因?yàn)楣芾頉Q策不及時(shí)導(dǎo)致的試驗(yàn)滯后，確保故障無靈敏度、直流線路故障等48項(xiàng)保護(hù)關(guān)鍵問題得到有效整改，為上千項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目的安全有序推進(jìn)保駕護(hù)航。
在DPT試驗(yàn)過程中，測試人員發(fā)現(xiàn)一處故障點(diǎn)可能存在無保護(hù)動(dòng)作的情況。該故障點(diǎn)是由于橋臂電抗器安裝位置有別于以往直流工程帶來的新問題，以往無先例可循。正當(dāng)團(tuán)隊(duì)人員猶豫是否需要采取措施時(shí)，李捷果斷明確需要配置相應(yīng)保護(hù)解決，牽頭研究提出配置電流諧波差動(dòng)保護(hù)，圓滿解決了難題。
嚴(yán)格把關(guān)，保證工程并網(wǎng)調(diào)試質(zhì)量
在解決直流控制保護(hù)試驗(yàn)問題的同時(shí)，交流系統(tǒng)的并網(wǎng)整定工作也在同步推進(jìn)。已有近十年保護(hù)整定經(jīng)驗(yàn)的李捷被委以重任，負(fù)責(zé)整個(gè)工程的整定計(jì)算工作。
在疫情防控的關(guān)鍵時(shí)期，總調(diào)啟動(dòng)AB崗分組輪班模式。在整定的高峰期，李捷和團(tuán)隊(duì)成員們一個(gè)月要完成以往平均水平下三個(gè)月的整定工作量。
高頻諧波是柔直技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題，解決這一世界性難題，也就牽住了科技創(chuàng)新的“牛鼻子”。李捷也被這個(gè)問題所困擾——保設(shè)備就必須配置相應(yīng)保護(hù)，保電網(wǎng)又必須防范這個(gè)保護(hù)導(dǎo)致雙極閉鎖。為解決這一兩難局面，李捷研究雙極分閥組閉鎖的有效時(shí)間邊界，綜合采用切換控制系統(tǒng)、分閥組閉鎖、分段反時(shí)限等手段實(shí)現(xiàn)逐級設(shè)防，有效防范直流雙極閉鎖風(fēng)險(xiǎn)。
如果說高頻諧波問題是柔直工程的“黑天鵝”(指非常難以預(yù)測，且不尋常的事件，通常會(huì)引起市場連鎖負(fù)面反應(yīng)甚至顛覆)，那么背景諧波就是直流工程的“灰犀牛”(指太過于常見以至于人們習(xí)以為常的風(fēng)險(xiǎn)，比喻大概率且影響巨大的潛在危機(jī))。工程調(diào)試過程中，龍門換流站出現(xiàn)9次諧波電壓超標(biāo)問題，期間還伴隨龍門直流偏磁電流。李捷會(huì)同現(xiàn)場人員深入分析問題機(jī)理，通過仿真定位與直流入地電流的關(guān)系，推動(dòng)加裝龍門連接變隔直裝置，徹底解決問題。
為保障系統(tǒng)調(diào)試質(zhì)量，南方電網(wǎng)公司組建四個(gè)工作組分別對調(diào)試方案進(jìn)行審查把關(guān)，李捷被安排作為二次設(shè)備組的聯(lián)系人，牽頭組織相關(guān)專家會(huì)診調(diào)試方案，廣泛討論分析反饋數(shù)十項(xiàng)改進(jìn)建議，確保后續(xù)運(yùn)行方式得到充分驗(yàn)證。 (孔飛)
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