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华中、华东特高压家族添丁 实现省间资源互济 建设数字化电网
2022-03-31

北极星智能电网在线 来源:亮报 2022/3/31

北极星智能电网在线讯:近日,福州—厦门、驻马店—武汉1000千伏特高压交流工程开工。作为关系国家能源安全和国民经济命脉的特大型国有重点骨干企业,国家电网以保障电力安全可靠供应为使命,以推动能源清洁低碳转型为方向,持续优化电网发展布局,加大特高压和配套电网建设力度,大力推进新能源供给消纳体系建设,努力争当能源革命的推动者、先行者、引领者。

华中、华东特高压家族添丁

近日,中国特高压版图上再添浓墨重彩一笔。

3月24日,国家电网有限公司召开福州—厦门、驻马店—武汉1000千伏特高压交流工程开工动员大会(以下简称“动员大会”),国家电网有限公司董事长、党组书记辛保安在国家电网有限公司总部主会场宣布:“国家电网有限公司福州—厦门、驻马店—武汉1000千伏特高压交流工程开工!”

在各类电网中,特高压电网是交流1000千伏、直流±800千伏及以上电压等级的输电网络,具有输电距离远、输电功率大、线路占地面积小、电能损耗小等优点,能够有效解决能源供应不安全、现有电网不安全、生态环境不安全等问题,提高电网运输能力,被誉为“电力高速公路”。

近年来,国家电网有限公司充分落实“十四五”电网发展规划,加快构建新型电力系统,推动电网向能源互联网转型升级。目前,国家电网已累计建成29项特高压工程,在运在建工程线路长度达4.6万千米,累计送电超过2.5万亿千瓦时。预计到2030年,国家电网跨区跨省输电能力将由目前的2.4亿千瓦提高到3.7亿千瓦以上。

如今,在碳达峰碳中和背景下,加强网架建设,尤其是特高压建设,可有效解决我国高比例可再生能源并网、跨省跨区大范围调配的难题。

2021年,国家电网发布“双碳”行动方案和构建新型电力系统行动方案,在2021~2030年重点任务中明确指出,要在受端扩展和完善华北、华东特高压网架,加快建设华中特高压网架,实现500千伏合理分层分区,构建风光水火资源优化配置平台;在送端,推进西南特高压网架建设,完善西北、东北750/500千伏网架,支撑跨区直流安全高效运行。

在这些纵横交错的特高压线路中,刚刚开工的福州—厦门、驻马店—武汉工程,对于华东和华中地区能源保供和低碳转型,具有至关重要的作用。

国家电网有限公司特高压事业部变电处处长黄常元介绍,福州—厦门、驻马店—武汉两项工程总投资109亿元,计划于2023年建成投运。福州—厦门工程新建长泰变电站,扩建榕城、集美变电站,新增变电容量600万千伏安,建设双回1000千伏输电线路238千米,建成后将提升福建电网外受电能力400万千瓦。驻马店—武汉工程新建双回1000千伏输电线路287千米,建成后将显著优化电网结构,扩大西北风光、西南水电等清洁能源在华中地区消纳规模。两项工程将有效带动产业链供应链共同发展,进一步提升能源资源优化配置能力,服务经济社会高质量发展。

值得注意的是,这两项工程还被称为“升级版的特高压工程”,充分体现了国家电网特高压建设的技术和管理创新。国家电网聚焦稳定安全可靠目标,以“六精四化”为主线,坚持安全第一、质量至上、效益优先,推进设备品质升级、设计优化升级、施工质量升级、绿色环保升级、技经质效升级、建设标准升级,在本质安全可靠、核心技术装备全自主可控、智能化机械化施工与绿色建造方面迈上了新台阶,打造安全可靠、自主创新、经济合理、环境友好、国际一流的精品工程。

实现省间资源互济

3月25日,驻马店—武汉工程(豫1标段)首基试点在河南省驻马店市平舆县1S073塔位启动。当日,豫2、3、4、5标段首基试点同步开工,标志着该工程河南段进入全面建设阶段。

近日,国家发改委发布的《“十四五”现代能源体系规划》,将“两湖一江”地区列入能源供应保障重点区域,提出有序扩大能源调入规模,完善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。此前国家发改委印发的《长江中游城市群发展“十四五”实施方案》也提出加强湖北、湖南、江西三省能源供应保障工作,积极引入区外电力,完善城市群电网主网架结构,加快推进华中特高压交流环网建设,加强本地保障电源建设,完善应急保障电源配置。

华中地区能源匮乏,需要大规模受入外来电力。按照国家规划,华中四省将形成河南2回,湖北、湖南、江西三省各1回,全区共计5回额定电压±800千伏、额定输送容量800万千瓦的特高压直流受电格局,输送电源包括火电、水电、风电、光伏发电等多种类型,出力特性呈现周期性、季节性特征,互补性强,需要在区域内跨省优化配置资源和互济运行。

然而,华中电网目前面临的问题是,现有省间网架输电能力不满足直流严重故障条件下安全运行要求,已投运的特高压工程面临功率受限难题。

驻马店—武汉工程建成投运后,这一难题将得到解决。驻马店—武汉工程是华中特高压主网架的重要组成部分,是青豫直流的配套工程。华中特高压环网建成后,华中电网省间互济能力将大幅提高,并为保持系统安全稳定运行留下合理裕度。

优化加强华中区域电网网架结构,显著提升鄂豫断面省间电力交换能力,保障青海—河南等特高压直流工程高效稳定输电,满足区域电力发展要求……可以预见,驻马店—武汉工程的建设,对于促进华中地区经济社会发展具有重要意义。

“按照华中‘日’字形特高压交流环网规划,河南率先核准并建成投产了驻马店—南阳特高压交流输电工程,将南阳—荆门、驻马店—武汉两个特高压交流输电工程列为省政府重点建设项目。”河南省委常委、副省长费东斌在动员大会上表示,“十四五”期间,河南省将与国家电网通力合作,确保陕西至河南直流输电工程顺利推进,加快推动天中直流、青豫直流提升利用效率,尽快达到设计能力,努力实现河南电力安全稳定供应。

湖北省副省长宁咏在动员大会上表示,湖北经济社会高质量发展,离不开坚强有力的电力支撑。“我们将锚定‘建成支点、走在前列、谱写新篇’的目标定位,与国家电网公司深化战略合作,共同推动能源转型发展,加快疫后重振,建设美丽湖北,实现绿色崛起。”宁咏说。

此外,驻马店—武汉工程还解决了短路电流超标的难题。目前,河南郑州、湖北荆门、湖南长株潭等地区500千伏电网变电站布点增加,电网联系更趋紧密,短路电流水平整体偏高,给电网的运行控制带来巨大压力。随着电网负荷的增长,短路电流还将进一步增多,制约电网发展和安全运行。

简单更换设备或调整电网运行方式,虽然一定程度上可以暂时控制短路电流水平,但降低了电网运行的灵活性和可靠性,并非长久之计。驻马店—武汉工程的建设,为后续500千伏电网解环和分片运行创造条件,将从结构上解决电网发展面临的短路容量超标问题。

两项工程的技术亮点

优化工程设计。实施变电站消防设计提升,组织变电站通用设计修编,扎实推进变电站三维模型库构建,全面提升设计标准化数字化水平;探索绿色发展、绿色建造技术。

提升设备本质安全。应用全新设计的单柱电抗器技术解决高抗产气难题,应用微粒捕获新技术解决GIS异物引发放电难题;执行升级版刚性质量管控措施,采用世界领先的工艺技术和最高标准的质量要求,实施设备生产质量管理;现场推行延伸监造机制,推广关键工序可视化记录监控,严控线圈类设备安装关键参数,狠抓GIS移动厂房洁净度和对接安装抽真空要求,确保一次投运成功,长期安全稳定运行。

提高工程建设质量。实行样板引路,实施首基首台验收评价,全面推广先进工艺,坚持关键工序严格管控,工程内在质量和外在观感有效提升。

自主研发技术攻关。推进特高压套管国产化,建立工业化产品制造体系;加快分接开关攻关研究,完成工程用样机的150万次机械寿命试验和36万次电气寿命试验;形成套管、分接开关批量制造能力。完成国产化芯片二次设备研制和厦门站试用。推进隔离开关、断路器用绝缘拉杆国产化研制。

支撑闽粤电力联网

当前,受自然条件和社会经济发展影响,福建省电源分布与用电需求呈逆向分布。福建北部地区航道港口条件好、电源厂址条件优越,电源装机占全省负荷比重约46%,但南部地区经济发达,占全省负荷比重达54%。

自“十三五”起,福建南北电源与负荷需求“倒挂”现象已经显现,且呈现持续增长趋势。从清洁能源分布来看,2021~2030年福建北部核电装机、风电等新能源装机在全省占比均约80%。随着南部负荷增长和北部规划电源的投产,北电南送规模将进一步加大,通道输电能力日趋紧张,现状网架无法满足送电需求。

2020年4月,国家能源局将福州—厦门工程列为电网主网架完善重点项目。“福州—厦门工程将提升福建电网外受电能力400万千瓦,促进沿海核电、风电等清洁能源开发利用,提高华东电网供电可靠性,为闽粤联网工程稳定运行提供支撑。”国网福建省电力有限公司建设部主任罗克伟表示。

据了解,到2030年,福建北部的海上风电、光伏等新能源装机将占全省装机量的80%。福州—厦门工程投产后,可有力保障福建北部新能源南送,促进清洁能源消纳,将有力支撑闽粤联网工程稳定发挥作用。

罗克伟介绍,福州—厦门特高压工程将采用我国自主研发、国际领先的特高压输电技术,该技术具有输电容量大、距离远、损耗低、占地省的突出优势,项目建设过程中将推动输电技术和装备的全面升级。

为确保该工程顺利开工建设,施工人员对线路沿线进行多次勘查和复测,精心优化路径,为后续全面推进项目建设打下坚实基础。“针对工程交叉跨越多、涉及面广,施工难度大的特点,我们采用‘先签后建’的模式,适当避开障碍物确定线路走向,确保工程顺利开工。”福建送变电公司施工项目经理陈锦东说。

目前,厦门电网已经形成了以500千伏电网为骨干、±320千伏柔性直流为辅、220千伏多环互联、110千伏辐射型网络相协调的网架。福州—厦门工程建成后,厦门电压等级将从“500千伏”一跃成为“1000千伏”,漳州、泉州等地供电可靠性也将得到显著提升。

建设数字化电网

两项工程之所以成为特高压工程“升级版”,还在于国家电网在工程技术管理创新方面的深入探索。

在施工方面,工程所处的地形和气候给工程带来了不小的难度。以福州—厦门工程为例,工程变电站用地手续办理周期长,沿线山地多,地形条件差,交通运输、施工难度大。

陈锦东介绍,结合工程建设实际条件,国网福建电力因地制宜,重点推进现场材料运输、基础施工、杆塔组立等环节的机械化施工。

“福州—厦门工程基坑开挖机械化率将不少于35%,杆塔组立阶段落地抱杆(流动式起重机)应用率达到100%。”陈锦东介绍说,在物料运输阶段,施工人员将根据周边地形及实际施工道路条件选用轨道运输车、索道和履带式运输车等;基础施工阶段将采用岩石锚杆钻机、潜孔钻机(微型桩基础)、旋挖钻机、水磨钻机等。

智能数字化电网建设平台的应用,也为工程“升级”提供了助力。在逐基落实塔位“先签后建”各项工作基础上,国家电网深化应用平台内“先签后建”“进度周报”等各项数字化模块,加强现场施工全过程管控,基于设计协同工作平台建立三维数字模型,实现工程材料量自动统计,推动三维数字设计转型,提升工程设计质量;深入推进变电工程感知层建设,加快北斗、5G技术应用实践,强化作业单元智能管控,打造智慧标杆工地。

依托专业队伍,国家电网还在探索打造绿色工程。结合变电站站址地区山地多、高差大的地形特点,两项工程融入了海绵城市设计理念,采用透水混凝土、客土喷播等措施,充分发挥绿地、道路、水系统等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,削弱径流,节约水资源,保护和改善生态环境,做到自然积存、自然渗透、自然净化。线路设计中,为避免地表植被被损毁,国家电网计划引入专业化复绿团队,根据山区输电线路工程特点,提出一种完整的、科学的、可推广的植被恢复方案。

在专业管理上,国家电网实施“六精”管理,精益求精抓安全,精雕细刻提质量,精准管控保进度,精耕细作搞技术,精打细算控造价,精心培育强队伍,统筹加强五个专业一个支撑,建立健全“架构更加科学合理、运转更加有序高效、管控更加科学有力”的专业管理体系,推动基建管理能力水平再上新台阶。在工程建设上,国家电网实施“四化”建设,以标准化为基础、绿色化为方向、模块化为方式、智能化为内涵,全面推进“价值追求更高、方式手段更新、质量效率更优”的高质量建设,推动工程建设能力水平再上新台阶。

驻马店—武汉1000千伏特高压交流工程主要里程碑节点计划:

2021年11月 获得国家发改委核准

2022年12月 完成线路基础浇筑

2023年06月 完成线路组塔

2023年09月 线路全线架通

2023年10月 线路具备带电条件

2023年11月 工程建成投运

福州—厦门1000千伏特高压交流工程主要里程碑节点计划:

2022年01月 获得福建省发改委核准

2023年01月 完成线路基础浇筑

2023年06月 完成线路组塔

2023年08月 完成变电土建工程

2023年09月 线路全线架通

2023年11月 线路具备带电条件

2023年12月 完成变电电气安装

2023年12月 工程建成投运