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人民日报:白鹤滩至江苏特高压直流工程日前投产

发布时间: 2022-08-29 16:40:50 来源:188体育app下载官方 作者:188体育app下载地址

  国网安徽电力施工人员在200多米的高空,进行白鹤滩—江苏工程的跨长江导线架设施工。张远溪摄(人民视觉)

  7月1日,途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏5省市,全长2080公里的白鹤滩至江苏±800千伏特高压直流工程(以下简称“白鹤滩—江苏工程”)竣工投产。从此,位于川滇交界之处的白鹤滩水电站发出的绿色电能,仅需7毫秒便能到达千里之外的江苏。从西部山区到东部沿海,全线万余名建设者克服了哪些挑战,工程又能带来哪些效益?记者进行了采访。

  特高压直流,被称作“电力高速公路”,具有点对点直达、输送容量大、送电距离长、线路损耗低等优势。国家电高压部副主任种芝艺介绍,以白鹤滩水电站泄洪时每秒48米的最大水流速计算,江水从四川凉山彝族自治州流到江苏苏州市大约需12个小时,但发出的水电通过特高压直流工程输送,只需7毫秒。

  对我国来说,“电力高速公路”作用十分重要。我国能源生产和消费呈逆向分布,中东部地区能源消费量占全国的70%多,生产量占比却不足30%,重要能源基地主要分布在西部地区,长期以来形成了西电东送等能源流向格局。这就需要通过发展特高压,在全国范围内优化能源配置、保障电力供应。

  白鹤滩—江苏工程正满足了这一需求。一方面,水电是清洁绿色可再生能源,四川水电资源丰富,技术可开发容量达1.48亿千瓦,约占全国总量的1/5。截至去年底,四川水电装机容量达8900多万千瓦,居全国首位。另一方面,随着经济社会发展,经济强省江苏的用电需求也与日俱增。

  “白鹤滩—江苏工程输电能力达800万千瓦,占白鹤滩水电站总装机的一半,每年可向江苏送电300多亿千瓦时,同时增送四川丰水期的富余水电40亿至60亿千瓦时,大幅提高了水电利用效率。”国网四川电力特高压建设指挥部常务副总指挥胡国强介绍,“十四五”时期,还将建成白鹤滩—浙江特高压直流工程、开工建设金沙江上游—湖北特高压直流工程,进一步提高四川水电外送能力。

  国网江苏电力建设分公司副总经理陈兵告诉记者,去年,江苏全社会用电量首次突破7000亿千瓦时,从外省净输入电量超过17%。而白鹤滩—江苏工程年输送电量相当于南京市半年的用电量,能让江苏外来电量最大接纳能力提升32.5%,不仅能更好满足江苏当地用电增长需求,还能与华东已有特高压工程互相配合,增强电网水电、火电互济能力。

  作为我国西电东送的重点工程,白鹤滩—江苏工程效益明显,但跨越汹涌奔流的大江大河、穿行险峻无人的大山大岭,建设过程殊为不易。靠着智慧和汗水,建设者们攻克了诸多难题。

  位于四川凉山彝族自治州布拖县的布拖换流站,是工程的起点站,电流出发前要先在这里从交流电“变身”为直流电。换流变压器是换流站的“心脏”,单台重量可达350吨,相当于七八十头成年亚洲象的重量。在路窄弯急的大凉山运输52台这样的“巨无霸”,难度可想而知。

  “从西昌火车站到布拖换流站有139公里山路。单是翻越海拔3300米的尔乌山,就要经过215处S形弯道、62处U形急弯,平均每走280米就要拐一个180度的大弯。”国网四川电力特高压大件运输技术保障组组长李剑说,运输用的液压板车安装了180个轮胎,还得配置4辆牵引车,整个车组长70米、几乎占据了全部路宽,平均时速只有5公里,稍不注意很容易侧翻。每到转弯处,李剑都要提前下车观察路线、随车行走提醒司机。

  “四川乐山和凉山交界处的无人区,最大落差1800米,四周都是悬崖峭壁,一台设备都放不下,十几米深的基坑只能靠人工一点点挖掘。即便如此,大家硬是在山尖上‘拼’出了一块地!”白鹤滩—江苏工程川2标段无人区施工项目部经理虞佳旻说,一些塔位最大坡度超过50度,作业面非常狭窄,塔材只能用索道,运送一根组装一根,常常20天才能立好一座铁塔。

  对于白鹤滩—江苏工程安徽段的建设者来说,让导线米宽的长江芜湖段,无疑是最大挑战。为了保证导线与江面的安全距离,两岸主跨越塔设计高度达278.2米、接近100层楼高,重量达2200多吨,这是全线路跨度最大、塔身最高、单基最重的跨越塔。安徽段长江大跨越施工队队长韩仲瑞介绍:“仅与塔腿段连接的单根塔管就重17吨,连接处由26个螺栓固定,每个螺栓重35斤,这样的螺栓全塔大概需要2000个,都必须严丝合缝地对接上。”

  长江芜湖段长年运输繁忙,日均船舶流量达四五千艘次,工程需要展放22根导线和地线,施工量不小。如何尽可能减少对封航的影响?“10多年前我们展放导线用的是‘一牵一’方式,现在是‘二牵三’,好比2匹马拉3架车,20天就可以完成,工期大为缩减。”韩仲瑞说。

  在白鹤滩—江苏工程重庆段,最让建设者们犯愁的是浓雾多发,会影响导地线的弧垂观测。“过大的弧垂既可能造成相间短路等安全隐患,也会限制线路的输送能力。”白鹤滩—江苏工程渝3标段项目经理杨国强介绍,他们利用北斗的高精度定位雷达测控,能够在非可视条件下判定导线安装是否到位,精度可达到正负2毫米,从而有效解决大雾、夜间等情况下的弧垂观测难题,将工程进度提升15%以上。

  铁塔、银线搭建好了,要让绿色电能安全稳定送达,还离不开许多创新技术和设备。在江苏苏州市,占地面积相当于47个足球场的虞城换流站,是白鹤滩—江苏工程的终点站。在这里,直流电再次“变身”为交流电分发到周边区域。虞城换流站也是世界首座采用“常规直流+柔性直流”混合级联接线的换流站。

  “这座换流站集成了常规直流输电大容量、远距离、低损耗,以及柔性直流输电控制灵活、系统支撑能力强等优势。”种芝艺解释说,如果把常规直流比作火车,只能在平整轨道上行驶,柔性直流就像越野车,泥巴路、石子路等较差的路况也能应对,对电网强弱没有高要求。“不仅如此,柔性直流还能反过来支撑电压和频率、支持电网黑启动等,为了攻克这项混合级联特高压直流输电技术,近百家企业和科研单位花费了3年多时间。”

  虞城换流站还面临着另一道考验:作为直流电和交流电的转换端,当交流系统严重故障时,直流侧会为了保护设备立即跳闸停运,但此时交流系统还在灌入能量。如何将这部分能量快速消耗掉,以便使故障切除后系统快速恢复正常呢?

  建设者们研制出相当于“安全气囊”的可控自恢复消能装置。当交流系统出现故障时,这一装置可以作出毫秒级响应,吸收多余能量,防止换流阀等关键设备因电压过高而损坏;也能免去故障恢复后直流系统重新启动的时间,从而大幅提升华东电网受电能力。

  “可控自恢复消能装置的内部还集成了大容量避雷器、超高速触发开关、快速机械开关等设备。以高约14米的避雷器塔为例,每层由136只避雷器组成,5层共680只,两套消能装置就安装了1360只。”国网江苏电科院输变电技术中心主任杨景刚介绍。

  设备上岗前需要“体检”,但采用传统方法对避雷器进行高压试验,每天只能完成约13只。依此计算,至少需要连续试验3个月,难以跟上工程建设进度。为此,科研人员研究了整体加压试验方法,可以同时对每层136只避雷器进行试验,让检测时间大大缩短。

  在白鹤滩—江苏工程,类似的创新设备和方法还有很多:给换流变压器“瘦身”,自主研发世界首台单柱线圈结构换流变压器,双柱变单柱,可以降低负载损耗约25%、温升降低约10摄氏度,延长设备使用寿命;为工程研发“超级大脑”,升级控制保护系统,使得最快控制周期由75微秒缩短至10微秒,并将运行方式由过去的40多种增加至252种,增加系统的灵活性……“白鹤滩—江苏工程创新研制了20种新设备、19项新技术,在强化电网工程技术自主创新方面具有较强的示范意义。”种芝艺很自豪。

  “之前都在家附近找零工干,还是头一回参加这么大的工程。”来自湖北宜昌的吊车司机习永福参与了白鹤滩—江苏工程湖北段的施工,在项目部每月收入可观,很是开心。工程投运后,他又跟着施工队转场到了白鹤滩—浙江特高压工程。

  对于四川马边彝族自治县柱上村村民立克达石来说,特高压工程为运输材料而修建的道路,打通了竹笋、天麻等山货的外运通道。“以前下山可不容易,采到山货后攒起来,四五天才下趟山,时间一长,卖不上好价钱。如今有了盘山路,当天就能用摩托运下山,新鲜得很,有时一天能赚600多元。”立克达石高兴地说。

  据介绍,白鹤滩—江苏工程总投资307亿元,可增加就业岗位超过2万个,增加输变电装备制造业产值约180亿元,带动电源等相关产业投资约1000亿元,有效助力稳增长、惠民生。此外,工程还能为绿色低碳发展作出贡献。“华东地区燃煤电厂分布较为密集。白鹤滩—江苏工程投产后,每年输送的清洁电能可推动华东地区减少发电用煤1400万吨,可减排二氧化碳2542万吨、二氧化硫25万吨、氮氧化物22万吨。”种芝艺介绍。

  目前,国家电网已累计建成29项特高压工程,在运在建特高压工程线万公里,相当于绕地球赤道一圈多;跨区跨省输电能力达到2.4亿千瓦,超过10个三峡电站的装机容量。根据《“十四五”现代能源体系规划》,“十四五”期间,我国将完善华北、华东、华中区域内特高压交流网架结构,为特高压直流送入电力提供支撑,建设川渝特高压主网架,完善南方电网主网架。到2025年,西电东送能力达到3.6亿千瓦以上。

  “国家电网将全力加大电网投入,今年电网投资5000亿元以上,将达到历史最高水平。我们还将尽早开工川渝主网架、张北—胜利、武汉—南昌、黄石特高压交流,金上—湖北、陇东—山东、宁夏—湖南、哈密—重庆特高压直流等8项特高压工程,开工一批500千伏及以下重点电网项目。”国家电网有关负责人介绍。

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