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云山苍苍,碧水泱泱。
一条长约13.6千米的输电通道横贯富春江东西两岸,连通杭州亚运会富阳、萧山两大保电主战区。
这是我国首个220千伏柔性低频输电工程,也是当前国际上电压等级最高、输送容量最大的柔性低频输电工程。
9月10日下午,记者前往220千伏亭山低频换流站,探访这项全球最先进的低频输电工程。
“工程新建亭山、中埠2座高压大容量低频换流站,使富阳、萧山两大供区互联互济。”柔性低频输电技术联合创新工作室成员赵正介绍。
富阳水上运动中心是亚运首金诞生之地,而萧山拥有17个亚运场馆、将产生超100枚金牌,供电可靠的重要性不言而喻。
杭州作为大受端城市,呈现以“两交两直”为主要电源,东、西、北三个环网的电网布局。而受制于短路电流,供区间互济能力一直未被充分开发。包括萧山在内的昇光供区和富阳供区相对独立,未能有效互济。这就急需一种技术让两个供区互相灵活支援。
缺者补不足,余者要送出。柔性低频输电技术应运而生。它将50赫兹工频降至约20赫兹低频,减小线路阻抗、电缆线路充电无功,提升系统功率传输能力和柔性调控能力。通过电力电子装备灵活控制电网潮流的方向和大小,富阳和萧山南部两大供区实现潮流柔性互联互济,进一步提升两地的供电可靠性。“也就是说,现在昇光和富阳哪个供区负荷高,另外一个供区就能向其灵活支援电力。”赵正介绍。在亚运会期间,这一工程可以为主场馆所在区域提供30万千瓦的灵活电力支撑。
中国科学院院士陈维江充分肯定了工程对增强富阳、萧山两地电网互济能力和亚运会供电可靠性的作用。
除了助力亚运保电,柔性低频输电这一世界领先的输电技术,更对未来输电技术发展、新型电力系统建设等作出了大胆探索。
赵正介绍,目前之所以采用20赫兹的输电频率,主要是从工程经济性考虑。20赫兹对常规200千米左右的送出工程来说经济性最优。
浙江海岸线长达6486千米,是全国五大海上风电基地重点建设集群之一,离岸70~200千米的中远海域风电资源丰富。但由于海底电缆有功功率传输有限,50赫兹工频交流输电技术难以支撑70千米以上的海底电缆输电。“早在上世纪90年代,中国科学院院士王锡凡就提出了分频输电(在较低频率条件下输电,在较高频率下用电)的技术构想。”赵正说,现在该工程的投运,验证了低频远距离输电的可行性。中国工程院院士汤广福表示,柔性低频输电技术应用于海上风电群汇集送出时,无需建设和运维大型海上平台,整体施工时间更短、成本更低、效率更高。
令人振奋的是,柔性低频输电还能在“西电东送”中一显身手。用电负荷集中的华东、华南有多个特高压直流落点。采用上述技术构建多供区互济电网,是解决直流输电中多馈入问题的有效手段。“在技术成熟后,可以通过柔性低频输电把多个发电基地的新能源电力汇集起来,再通过一条特高压直流送往负荷中心。”赵正介绍。
研发这样的先进技术、运维这样的首创工程,少不了一个高端而强大的团队。工程的支撑团队包括汤广福、陈维江、沈国荣、王锡凡等4名院士,以及陈民权等12名博士。陈民权博士常年在低频运维班工作。
除了“高知团队”,还有经验丰富的运维精兵。毕业于哈尔滨工业大学的黄晗江,是低频运维班副班长。2021年5月工程启动时,有着近10年运维工作经验的他被抽调到项目组。
在黄晗江的带领下,记者来到换流站阀厅。由南瑞继保、中电普瑞等单位研制的9个换流阀塔组成的换频器一字排开,构成工程“心脏”,肩负频率转换重任。单个阀塔高8.25米、重达55吨,由诸多IGBT(绝缘栅双极晶体管)功率子模块拓扑组成。
IGBT功率模块层层堆叠,泛着金属光泽,机械美感十足。立足于此,仿佛置身于科幻电影中。
“值得一提的是,本工程使用的IGBT均为国产。工程也是国内首个全部使用国产IGBT的输变电工程。”黄晗江一脸骄傲地说,自主研发的还有220千伏低频变压器、220千伏低频GIS(气体绝缘全封闭组合电器)、低频快速开关等核心设备。“工程创造国际领先首台套创新成果14项、测试装备7套、发明专利28项。可以说,在柔性低频关键技术上,我们实现了自主可控。”
低频远距离输电,数十年前的畅想在这里一朝实现。负荷中心互联、新能源汇集送出、大范围互济电网构建等难题有了新解。
采访结束离开亭山站时,记者转过街头发现不远处一幅巨大的亚运会标语立在路边——“心心相融,@未来”。
未来已来。
联合出品丨电网头条 国网浙江电力融媒体中心 杭州供电公司
采访组丨王志 陈海明 王一凡 王启明 王安 高隽
执笔 丨王安
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