全球首個(gè)特高壓柔性直流工程投產(chǎn)創(chuàng)19項(xiàng)世界第一

周 昊

12月27日上午，由南方電網(wǎng)公司投資建設(shè)的國(guó)家西電東送重點(diǎn)工程烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程（簡(jiǎn)稱昆柳龍直流工程，下同）正式啟動(dòng)投產(chǎn)送電，較計(jì)劃提前半年。作為世界第七大水電站——烏東德水電站的主要送出“大動(dòng)脈”，昆柳龍直流工程從云南出發(fā)，跨過(guò)1452公里的高山河湖，把電站豐沛的水電分別送往廣東和廣西的用電負(fù)荷中心。昆柳龍直流工程預(yù)計(jì)每年送電330億度，相當(dāng)于海南省一年的全社會(huì)用電量。投產(chǎn)后，南方電網(wǎng)的非化石能源電量占比將從2019年的52.9%提升至54%甚至更高。

該項(xiàng)工程是國(guó)家首個(gè)特高壓多端直流示范工程，是世界首個(gè)特高壓柔性直流工程，也是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的多端混合直流工程。本次工程創(chuàng)造了19項(xiàng)電力技術(shù)的世界第一，主要設(shè)備自主化率達(dá)100%，包括世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸電距離最長(zhǎng)的柔性直流工程，首個(gè)具備架空線路直流故障自清除能力的柔性直流輸電工程，技術(shù)難度、工程復(fù)雜性均為當(dāng)前輸變電領(lǐng)域之最。

昆柳龍直流工程進(jìn)一步擦亮“特高壓”的國(guó)家名片，有力帶動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)裝備制造業(yè)的高端化和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。南方電網(wǎng)與國(guó)內(nèi)相關(guān)廠家共同研發(fā)的柔性直流關(guān)鍵芯片IGBT 成功應(yīng)用到工程中，打破了國(guó)外少數(shù)廠家的壟斷。此外，由于線路要穿越眾多復(fù)雜的地理和氣候環(huán)境，工程還首創(chuàng)架空線路直流故障自清除技術(shù)。當(dāng)遭遇外界環(huán)境沖擊突然短路時(shí)，工程能在0.5秒內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，保障這條能源“大動(dòng)脈”的穩(wěn)定輸送。

目前，南方電網(wǎng)主網(wǎng)架已經(jīng)發(fā)展成為世界上技術(shù)最先進(jìn)、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、運(yùn)行最穩(wěn)定的大電網(wǎng)之一。伴隨著工程的建成投產(chǎn)，“十三五”期間南方電網(wǎng)全面建成了6大直流工程，以及海南聯(lián)網(wǎng)二回交流海纜工程，已經(jīng)形成了八條交流、十一條直流的跨省西電東送大電網(wǎng)，西電東送總能力超過(guò)5800萬(wàn)千瓦。為了同時(shí)在特高壓、多端、柔性直流等3個(gè)世界電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展最尖端、最前沿領(lǐng)域取得工程實(shí)踐的成功，南方電網(wǎng)組建了柔直換流閥、直流控制保護(hù)系統(tǒng)、柔直變壓器及電抗器、直流開(kāi)關(guān)與穿墻套管等4支攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，推進(jìn)并確定工程整體技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù)路線。主要設(shè)備自主化率達(dá)到100%，原材料（器件）國(guó)產(chǎn)化率大幅提升。

IGBT 器件是柔性直流換流閥功率模塊的核心器件，被稱為柔性直流中的“CPU”，目前主要被國(guó)外少數(shù)廠家壟斷，其價(jià)格高昂、供貨周期長(zhǎng)，也是進(jìn)口量最大的關(guān)鍵器件。南方電網(wǎng)與中國(guó)中車采取共同研發(fā)的形式，歷經(jīng)一年半解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，成功實(shí)現(xiàn)該器件在高低端、全半橋、多型號(hào)的全面試用，關(guān)鍵性能指標(biāo)超過(guò)同類進(jìn)口產(chǎn)品。

昆柳龍直流工程于2018年3月29日由國(guó)家發(fā)展改革委核準(zhǔn)批復(fù)建設(shè)，采用±800千伏特高壓三端混合直流系統(tǒng)，輸送容量800萬(wàn)千瓦。工程總投資242.49億元，線路起于昆北換流站，落點(diǎn)在廣西柳北換流站和廣東龍門換流站，途經(jīng)云南、貴州、廣西、廣東四省區(qū)。為了克服疫情帶來(lái)的重重困難，南方電網(wǎng)在工程建設(shè)高峰期全線投入11000余人，較原計(jì)劃增加20%以上。工程還有效帶動(dòng)了包括原材料、電力設(shè)備、電力電子器件、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、檢測(cè)等在內(nèi)的電力產(chǎn)業(yè)鏈上下游眾多企業(yè)的復(fù)工復(fù)產(chǎn)達(dá)產(chǎn)，參建單位達(dá)40余家、物資供應(yīng)商達(dá)150家，拉動(dòng)社會(huì)投資約780億元。

昆柳龍直流工程額定輸送容量約占烏東德水電站總裝機(jī)容量的80%。今年7月，工程提前30天實(shí)現(xiàn)第一階段投產(chǎn)送電，有效服務(wù)烏東德電站首批機(jī)組投產(chǎn)?！笆濉逼陂g，南方電網(wǎng)西電東送累計(jì)售電量突破1萬(wàn)億度，是“十二五”期間的1.5倍。2020年迎峰度夏期間，云南、貴州日均輸電通道利用小時(shí)數(shù)達(dá)到21.9小時(shí)，西電東送通道利用率高達(dá)91%，為歷年最高水平。