点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:葛南改造,突破西电东送换流瓶颈
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

葛南改造,突破西电东送换流瓶颈

来源:科技日报2023-09-25 09:39

  在常住人口超2000万的特大城市上海,千家万户的用电安全与葛洲坝—南桥(以下简称“葛南”)直流输电工程直接关联。

  从湖北葛洲坝水电站发出的电能,跨越上千公里,在位于上海奉贤区南桥镇的±500千伏南桥换流站,经高压直流换流阀,由直流电转为交流电。每年有50多亿度电经此输入上海,点亮万家灯火。正因如此,高压直流换流阀被誉为直流输电工程的“心脏”。

  这个夏天,南桥换流站又一次通过迎峰度夏“大考”。与往年不同的是,通过葛南直流输电改造工程,南桥换流站刚刚经历一次成功的换“心”手术。

  9月18日,承担换流阀改造任务的国网智能电网研究院有限公司(以下简称“智研院”)技术骨干杨俊向科技日报记者介绍说,改造工程使用了世界首创的可控换相换流阀。为了这个世界首创,团队努力了十几年。

  换相失败成“顽疾”

  地处长江入海口的上海是我国经济活力最强的区域之一,对电力的旺盛需求不言而喻。

  沿着长江溯流而上,我国独特的三级阶梯式地形,造就西部地区丰富的水电资源,由此孕育的西电东送工程,编织出史无前例的庞大电网。

  葛南直流输电工程就是这张网中的重要一环。

  1983年,随着我国长江干流上第一座大型水利枢纽葛洲坝水电站发电机组相继投产发电,作为跨区电网示范工程的葛南直流输电工程开始动工兴建。1989年,工程投运,成为我国首条±500千伏超高压直流输电线路。

  该工程好比输电高速公路——三峡的水从湖北宜昌出发,至上海约需16天,而三峡的水电至上海仅需0.0038秒,成为外电入沪的重要通道。

  随着年限增长,换流阀等设备严重老化,系统运行安全稳定性面临风险。对葛南直流输电工程的改造被国家电网有限公司提上日程。换用什么样的高压直流输电换流阀,成为重中之重。

  葛南直流输电工程建设之初,我国电力工业还比较落后,只能从国外引进传统高压直流输电换流阀。该换流阀采用晶闸管开关元件,但晶闸管具有固有“半控”特性,只能控制开通,不能控制关断,很容易导致系统输送功率大额缺失,甚至跌落至零,这一现象被称为“换相失败”。自1954年高压直流输电技术诞生以来,这一“娘胎”里带来的“顽疾”便一直困扰着学术界及工程界。

  而对上海来说,彻底解决换相失败问题的需求尤为迫切。当时上海已在有限区域内建设了4座直流换流站,多直流同时换相失败问题突出,传统装备已无法满足系统安全稳定运行需求。

  “换相失败问题,已经成为制约更大规模能源向我国华东等用电负荷中心输送的首要因素。”智研院可控换相技术带头人贺之渊博士总结道。

  另辟蹊径解难题

  2012年,我国直流输电尚未形成规模,落点的密集程度不高,换相失败带来的问题并不凸显,但团队负责人汤广福(2017年增选为中国工程院院士)却敏锐地作出判断:随着西电东送工程的深入推进,换相失败将成为制约我国能源转型发展的瓶颈。

  就在这一年,团队开始探索换相失败问题的解决方案,然而历时5年提出的系列技术只能抵御70%的换相失败。

  此时,团队中出现了不同声音。有人认为这种固有“顽疾”,根本没法解决;也有人认为,再研究是浪费精力。

  2017年3月,团队通过召开座谈会、组织技术讨论会等方式,对换相失败问题解决思路进行充分论证总结,并对当时学术界提出的方案进行了分析调研,在研究了百余种电路拓扑后一致认定,只有从电路拓扑角度入手,才能从根本上解决问题。

  “对换流阀进行电路拓扑层面的创新,好比是在造一颗全新的心脏,既要考虑原有身体的适应性,还要保证心脏在任何情况下都不能出现‘骤停’问题。”贺之渊介绍,团队提出的新拓扑,需要彻底揭示矛盾约束下的电路拓扑演变规律。

  循着这个思路,2019年,团队终于发现了换相电压的构建机理,通过全控型器件和半控型器件相结合,巧妙地将故障电流进行转移关断并同时构建换相电压,创新性提出可控换相换流技术(CLCC),从根本上让直流输电系统对换相失败产生“免疫”。

  成功迈向工程化

  2021年10月,首套±800千伏/5000安培换流阀模块原理样机研制成功。

  时值葛南直流输电改造工程技术路线论证阶段,为了抓住千载难逢的示范应用良机,团队先后三次邀请专家参加评审论证并对上海南桥换流站进行实地考察交流,共开展了四次设计迭代优化工作,获得工程管理单位一致认可,将可控换相换流技术列为改造方案。

  2022年2月,可控换相换流阀成功中标±500千伏葛南直流输电改造工程。为保证换流阀产品质量,团队决定在产品最终定型前,研制一套验证性换流阀样机并进行全方位的试验摸底。

  工程实施在即,必须与时间赛跑!团队所有成员自觉放弃了节假日,甚至一度吃住在实验室,终于在2022年5月底完成了验证性换流阀样机的所有摸底试验,向工程化迈出坚实的一步。

  2022年10月,团队成功研制出±500千伏/1200安培葛南直流输电改造工程可控换相换流阀产品,并一次性顺利通过48项电气型式试验、226项控制验证试验。

  2023年6月11日,葛南直流输电改造工程开展了人工交流短路试验。为使该试验更具有说服力,改造工程工作组组长张民专门设计了对比试验,分别对常规模式及CLCC模式下两种工况进行人工短路故障模拟。试验结果表明,CLCC模式下可成功解决换相失败问题。

  2023年6月18日,由我国提出并自主研发的全球首套可控换相换流阀正式投入工程运行。7月,“可控换相换流阀关键技术及产品研制”通过了由10名院士领衔的专家组鉴定,被认为“可根本解决常规直流系统换相失败问题”。

  作为优化电力资源配置、促进东西部协调发展的国家战略,西电东送在延续历史责任的基础上被赋予新的使命,成为能源低碳转型的中坚力量。

  “建设新型电力系统,智研院责无旁贷。”智研院执行董事(院长)、党委书记葛俊向记者表示,“未来,我们将着力加强核心技术攻关,为我国能源低碳转型提供更加强大的科技支撑!”(陈 瑜 吴叶凡)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 黄百铁路红水河大桥主拱肋合龙

  • 江苏南通:老洪港长江岸线面貌新

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多