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川渝联网“新”在何处

2025-01-03 08:28来源:国家电网报作者:马佳关键词:特高压能源安全电网系统收藏点赞

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2024年12月27日,我国西南地区首个特高压交流工程1000千伏川渝特高压交流工程建成投运。这条川渝两地间新增的能源大动脉,将西南电网主网架电压等级从500千伏提升到1000千伏,也在关键技术和施工创新等方面创下多项全国第一和世界之最——

2024年12月27日,1000千伏川渝特高压交流工程建成投运。这不仅是国家电网有限公司服务新型能源体系建设、落实成渝地区双城经济圈建设重大战略决策、提升“西电东送”能力的重要实践,也是我国特高压技术创新的又一典范。

工程每年可从川西等地向四川和重庆的负荷中心输送清洁电能350亿千瓦时,相当于近1000万户家庭1年的生活用电量,为区域经济一体化发展和绿色低碳转型注入新动能。

这项新投运的工程还有许多“新”意,在关键技术和施工创新等方面均有突破:在世界上首次攻克高海拔特高压关键技术,首次研制应用全套高海拔特高压交流设备,首次研发采用10分裂导线……特高压技术创新的经验不仅展现了我国在电力科技领域的实力,也有助于推动特高压高质量发展,对加快建设新型能源体系和发展新质生产力意义重大。

新需求:平衡保供和消纳,特高压发挥更大作用

成渝地区双城经济圈是我国西部人口最密集、产业基础最雄厚、创新能力最强、市场空间最广阔、开放程度最高的区域。成渝地区双城经济圈建设5年来,川渝两省(直辖市)地区生产总值(GDP)连续跨越3个万亿级台阶,成渝地区双城经济圈GDP占西部地区比重超30%。

区域位势能级稳步提升,用电量有着直观体现。2023年,四川用电量达3711亿千瓦时,提前两年实现《四川省“十四五”电力发展规划》中提出的3700亿千瓦时目标;重庆全社会用电量同比增长3.5%。预计2025年,四川、重庆最大用电负荷将分别达到约7500万千瓦、3100万千瓦,比2020年增长48%、38%。

用电需求攀升的同时,川渝地区清洁能源的大规模发展带来快速增长的消纳需求。四川水电装机规模已超1亿千瓦,风光发电装机规模超1700万千瓦。如何在保障能源安全供应的前提下消纳更多清洁电能?这对电网网架提出更高要求。

川渝特高压交流工程推动川渝电网跨省跨区互联互济能力进一步增强,为两地能源保供和清洁消纳增添底气。

工程提升四川水电通道送出能力480万千瓦,提升川渝断面输电能力最大400万千瓦,同时增强了西南电网系统稳定性、运行可靠性和资源配置能力,提升成渝地区双城经济圈整体电力保障能力。

“重庆贫煤、少水、有气、无油,市内调峰电源不足,夏季电力负荷峰谷差率最大超50%。”国网重庆市电力公司发展部发展规划一处处长周倩表示,包括川渝特高压交流工程在内的跨省电力通道对重庆电力可靠供应具有重要意义。

在“双碳”目标背景下,川渝两地聚焦清洁低碳、安全高效,推动建设新型能源体系。能源保障不仅要解决“缺不缺”的问题,更要解决“好不好”的问题。

“川渝特高压交流工程投运后,西南电网的主网架电压等级从500千伏提升到1000千伏。”国网四川省电力公司建设部特高压建设管理处处长唐刚介绍,升级后的西南电网不仅能满足川西等地清洁能源的多元开发和送出需要,还能有效承接来自西北地区及西藏等地的电能,进一步推动多能互补,实现清洁能源更高质量就地消纳和更大范围优化配置。

新突破:高海拔特高压技术创新,推动发展新质生产力

川渝特高压交流工程是我国首个高海拔特高压交流工程,是继晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程后具有里程碑意义的标志性工程。

川渝特高压交流工程途经四川省甘孜州、雅安市、眉山市、乐山市、内江市、资阳市和重庆市潼南区、铜梁区等8地,新建1000千伏线路1316千米。线路沿线地势险峻、地形崎岖、气候条件恶劣、地质条件复杂,摆在工程建设者面前的是技术“创新区”、施工“无人区”等挑战。

“在高原建设特高压,有‘高反’的不仅是人,还有设备和线路,它们也需要适应高海拔气候环境。技术创新是必经之路。”唐刚介绍,与已建同类工程相比,川渝特高压交流工程需要破解三大难题:高海拔、高抗震难度、大覆冰量。

高海拔——与已建同类工程相比,川渝特高压交流工程1000千伏变电站最高海拔从1300米升至3450米,线路海拔从2300米升至4750米。海拔升高,空气间隙加大,设备和铁塔的尺寸都需相应增大。

高抗震难度——工程建设中海拔最高的甘孜变电站地震烈度8度(9度设防),甘孜州地震基本烈度均在7度以上,对设备的抗震设计要求极高,设备的研制难度进一步加大。

大覆冰量——受途经地区的地理、天气环境影响,线路最大覆冰量在特定情况下将达60毫米,超出现有特高压工程设计规程和设备研制边界。

面对一系列挑战,科研团队围绕空气间隙放电、外绝缘、电磁环境等开展了高海拔试验研究,先后开展145类科研和工程验证试验,攻克了空气间隙、外绝缘、电磁环境等高海拔特高压关键技术,为川渝特高压交流工程安全稳定运行提供了技术支撑。“这套技术确定了在4000米级海拔环境中特高压交流工程设计和设备研制的关键参数,提升了工程的安全性和经济性。”公司首席专家、中国电科院川渝特高压交流工程技术支撑团队负责人万保权说。

依托川渝特高压交流工程高海拔特高压关键技术,中国电科院的科研团队与设备厂商联合,研制了1000千伏变压器/电抗器及套管、1100千伏气体绝缘全封闭组合电器及套管、1000千伏电容式电压互感器、1000千伏金属氧化物避雷器等主要设备。主要设备电气指标达到高海拔外绝缘耐受条件,运行电压下不会产生电晕,并可耐受9度烈度地震。工程研制出的特高压变压器等4类设备入选能源领域首台(套)重大技术装备。

川渝特高压工程在全国范围内首次研发采用10分裂导线、金具和新型放线设备工艺。与传统导线相比,10分裂导线的应用能进一步降低输电噪声,提高输电效率和稳定性。同时,10分裂导线能更有效地抵抗高海拔地区大风、雨雪等天气,安全系数更高。

“八腿式”门型输电铁塔的应用也为后续高海拔和重冰区工程建设积累了经验。“与4条腿的常规铁塔相比,门型塔多了4条腿,相当于增加了一倍的承载力,可以更好地应对高海拔极端低温潮湿的恶劣天气条件。”川渝特高压工程9标段施工项目经理刘嘉说。

更多创新在川渝特高压交流工程建设中开展:塔间辅助承载工艺让导线“坐”上了索道缆车,小区段半循环张力放线跨越施工技术让左右两回导线分段展放,弧垂智能观测机器人等技术全面应用……特高压工程建设中的诸多创新突破,为培育和发展新质生产力开展具体实践,也为传统产业焕新和未来产业培育提供有力支撑。

新标杆:加快施工技术创新, 树立复杂环境特高压建设典范

高海拔地区极寒缺氧、温差大、紫外线强,川渝特高压交流工程线路在甘孜、雅安翻越折多山和二郎山。那里山势陡峭、常年积雪,有效施工周期短,线路施工和物资运输困难。坚持用创新的思维破解难题,公司持续探索施工技术创新,突破高原极端特殊地理环境极限,打造高海拔特高压工程建设的样板。

川渝特高压交流工程的起点变电站——甘孜变电站所在地海拔3450米,由于空气绝缘距离增大,甘孜特高压变电站的构架远大于平原地区变电站的常规构架,单柱高达72米,横梁长达57.5米。甘孜变电站建设人员克服施工困难,创新施工手段,实现了首次在高海拔完成变电站最大跨距(61米)的构架吊装。

甘孜变电站的变压器组装也是难点之一。1000千伏变压器单体重量有330多吨。为了让“大块头”顺利翻越弯道多、常年积雪的折多山,项目团队采用“解体运输、现场组装”方案,将变压器本体拆解成16个单元再组装。这在国内特高压建设史上尚属首次。

在高海拔地区架设导线也需要一系列技术创新。川渝特高压工程全面采用可视化智能一体化架线设备,工程建设人员可以实时掌握整个放线过程的动态画面,管控跨越导引绳、导地线与被跨电力线路的安全距离,实现一人对多台设备的精准操控,确保放线全过程安全可控。

川渝特高压工程跨越110千伏及以上线路168次,跨越高速公路、铁路90次,完成公司系统最大规模的“6+4”(6回500千伏和4回220千伏线路)同停、特高压交直流同时跨越施工和甘孜北部电网保供攻坚任务,为后续工程同类型场景下多单位、多专业协同攻坚提供了参考经验。

数字化技术的应用为高海拔工程建设提供了更多助力。铜梁变电站建设过程中,国网重庆电力在桩基施工时引入北斗定位技术确保每一根桩基定位准确,采用三维扫描技术确保钢筋笼成型质量满足要求,并创新应用三维实景、传感等技术,使隐蔽工程验收效率提升3倍。

工程建设者全面总结经验,工程各区段因地制宜精益管理,充分释放特高压链条长、带动力强的优势。川渝特高压交流工程有力带动了电源、电工装备、用能设备、原材料等上下游产业链供应链发展,为服务地方经济高质量发展作出积极贡献。

目前,国家电网公司已累计建成“22交16直”38项特高压工程,“西电东送”“北电南供”规模不断扩大。特高压工程在促进清洁能源消纳、保障电力安全可靠供应等方面发挥重要作用,为经济社会高质量发展注入源源不断的动能。


原标题:川渝联网“新”在何处
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