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中国能建湖南院参与设计的世界首个柔性直流电网工程张北柔性直流电网工程竣工投产

发布时间: 2020-07-03 来源: 点击率: :

6月29日上午10时许,中国能建规划设计集团湖南院参与设计的张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程(以下简称:张北柔直工程)竣工投产大会在京召开,国家电网有限公司董事长、党组书记毛伟明宣布工程竣工投产。

竣工投产大会主会场

张北柔直工程是国家电网公司贯彻落实习近平总书记“四个革命、一个合作”能源安全新战略,推动能源技术革命,大规模开发利用新能源,服务清洁低碳奥运,支撑国家能源结构转型的重大标志性工程,项目总投资125亿元,新建张北、康保、丰宁和北京4座换流站,输电线路长度666千米,额定电压±500千伏,额定输电能力450万千瓦。

湖南院负责线路设计包2(康保换流站~向阳村段):康保~丰宁±500千伏线路工程康保换流站出线段的设计工作,包括68公里±500千伏双极直流线路的设计工程和导地线选型设计专题的研究工作。线路起于河北省张家口市康保县李家地镇姚家滩村的康保换流站,止于河北省张家口市沽源县九连城镇的向阳村,途经河北省张家口市康保县、沽源县,冀蒙结合部内蒙古高原的东南缘,属阴山穹折带,俗称"坝上高原"。

2017年2月湖南院成立了项目设计团队启动初步设计,时间紧、任务重、路途遥远,柔性直流工程运行方式、线路途经区域的环境条件、金属回线与极导线共塔等因素对导地线选型提出了更高的要求,增加了专题报告编制工作的难度。为如期完成初步设计,制定了内业、外业“两条腿、齐步走”的策略,以电气主设人为主的勘察小组赴项目所在地开展现场踏勘和收资工作,设总同步开展导地线选型专题研究报告的编制工作。2017年5月完成现场终勘定位,2017年3月~7月期间多次在北京召开评审会,审定本工程路径方案、专题研究成果、技术指标等各项设计原则;2017年12月获得核准;2018年2月全面开工建设,派遣设计工代常驻现场,提供及时、优质的技术服务;2019年11月全线贯通。参建单位历时28个月的艰苦奋战,张北柔直工程于2020年6月25日成功通过全面严格的调试试验和168h试运行,于2020年6月29日正式投运。



集中设计及现场勘测

2019年11月湖南院设计标段全线贯通



张北柔直工程是世界首个具有网络特性的直流电网工程,核心技术和关键设备均为国际首创,工程应用了最先进的电力生产、传输、存储、消纳和运行控制技术,创造了12项世界第一,实现了三大突破。

三大突破


突破柔性直流电网构建难题,提出了柔直电网、多点汇集、多能互补的直流电网拓扑和系统方案,成功研制混合式、负压耦合式和机械式直流断路器。



突破柔性直流容量提升难题,将±500千伏柔性直流的输电容量提升至常规直流水平,单换流器额定容量提升到150万千瓦。



突破柔性直流可靠性难题,将柔性直流的可靠性提升至常规直流水平。




12项世界第一
  • 世界上第一个真正具有网络特性的直流电网;

  • 世界上第一个采用真双极接线的大规模风电、光伏孤岛送出直流电网工程;

  • 世界上第一个实现风、光和储能多能互补的直流电网;

  • 世界上第一个采用架空输电线路的直流电网;

  • 世界上第一个中性线采用金属回线的直流电网;

  • 世界上第一个基于直流电网的多维度多要素控制保护系统;

  • 世界上最高电压等级最大容量的柔性直流换流站(±500kV、3000MW);

  • 世界上最高电压等级最大开断能力直流断路器(535kV、25kA、3ms);

  • 世界上最高电压等级最大换流容量柔性直流换流阀(535kV、3000MW);

  • 世界上最大容量交流耗能装置(8×375MW);

  • 世界上最高电压等级最大输送能力直流电缆(535kV、3000A);

  • 世界上最大功率全控可关断器件(4.5kV、3000A大功率IGBT)。

柔性直流输电技术具有可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活等特点,能够有效抑制交流电压波动,减少功率波动对受端电网的影响,是破解新能源大规模并网消纳难题的“金钥匙”,为破解新能源大规模开发利用世界级难题提供了“中国方案”。以柔性直流电网为中心,通过多点汇集、多能互补、时空互补、源网荷协同,可以实现新能源侧自由波动发电和负荷侧可控稳定供电。作为集大规模可再生能源的友好接入、多种形态能源互补和灵活消纳、直流电网构建等为一体的重大科技试验示范项目,张北柔直工程不仅具备重大创新引领和示范意义,对于推动能源转型与绿色发展、服务绿色奥、引领科技创新、推动电工装备制造业转型升级等具有显著的综合效益和战略意义。

康保换流站出线

开工仪式终端塔组塔现场

柔直线路耐张塔

柔直线路直线塔


文、图 | 欧敏



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