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 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 启程,回家!

  • 秦巴山村“蝶变” 绘就振兴画卷

独家策划

推荐阅读
在人工智能(AI)和大数据时代背景下,高性能计算的战略地位已可与高能望远镜、同步辐射光源和粒子加速器等重大科研基础设施相提并论
2026-02-03 14:09
2月1日,农业农村部发布的《农产品质量安全承诺达标合格证管理办法》(以下简称《办法》)正式施行,我国农产品全面启用新版“身份证”——农产品质量安全承诺达标合格证。
2026-02-03 09:48
近日,记者从中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天院)获悉,该院成功开展超百G星地激光通信业务化应用实验,通信速率达到120吉比特每秒(Gbps)。”
2026-02-03 09:40
就像为一段混乱的进程找到慢放键,中国科学家在量子世界实现了一项关键控制。在量子世界中,系统在外部驱动下通常会逐步丢失初始信息,最终达到混乱的热平衡状态,该过程被称为“热化”。
2026-02-03 09:37
科技部日前发布的2024年度全国科普统计数据表明:我国科普人员队伍规模持续壮大,2024年全国科普专、兼职人员数量达221.27万,比2023年增长2.62%,其中,科普专职人员29.70万人,科普兼职人员191.57万人。
2026-02-03 09:36
2月2日是第30个“世界湿地日”。我国持续开展湿地保护修复,累计实施3800多个项目,新增和修复湿地面积100余万公顷;实施红树林保护修复和互花米草防治专项行动,累计营造红树林9200公顷,除治互花米草9.73万公顷。
2026-02-03 09:21
X光片显示的一名33岁患者的新肺(左)和旧肺。在这项研究中,Bharat表示,他的团队设计的这套人工肺系统,能够保持血液平稳且持续地流向心脏,从而降低了因血栓引发心脏病的风险。
2026-02-02 09:52
孙纯告诉《中国科学报》,时间规划的“艺术”在于,如何平衡优先和重大项目、自由观测申请项目以及可能突然出现的机遇型项目,让所有科研用户都能满意。再过十余天,孙纯的家人就会到基地与她团聚,而雷政今年终于可以回到遵义老家,与亲友相聚。
2026-02-02 09:51
通过研究月壤,我们可以进行优化模拟,从而更好服务后续探月任务。
2026-02-02 09:50
作者:王黎萤(浙江工业大学中国中小企业研究院副院长)万劲波(中国科学院科技战略咨询研究院研究员)  标准是重要基础性制度,对构建现代化产业体系、建设全国统一大市场等具有重要作用。
2026-02-02 09:37
1日,“砼真砼知”混凝土材料科学大模型在江苏南京首发。中国工程院院士、东南大学首席教授刘加平介绍:“该模型推动混凝土材料研发迈入数据驱动的‘第四范式’,为工程材料领域破解数据、算法、模型关键难题提供了标杆方案,将加速建材产业低碳转型与高质量发展。
2026-02-02 09:36
在分子世界中,有一种化学键如同生命的“缝合线”——它将氨基酸串成蛋白质,把药物分子编织成救命良方,这就是酰胺键。利用这项变革性的生物催化方法,已成功实现了多款明星药物分子的高效、绿色生物生产。
2026-02-02 09:35
为揭示东亚古人类的技术智慧与演化脉络提供了关键证据。
2026-01-30 09:37
中国气象局29日发布《2025年中国风能太阳能资源年景公报》。公报显示:2025年,全国风能资源为正常年景,全国太阳能资源总体为偏小年景。
2026-01-30 03:30
想象一下手电筒的光:柔和而四散,照亮着前方。激光,就像一束训练有素的光——所有光粒子步调一致,朝着同一个方向前进,能量高度集中。这种特性让激光能完成普通光做不到的“精细活”,从超市扫码器到医院手术刀,从光纤通信到舞台灯光秀,背后都有它的身影。
2026-01-30 03:30
激光技术被誉为20世纪“四大科技发明”之一。聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)潘世烈团队成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。相关成果于29日在国际学术期刊《自然》发表。
2026-01-30 03:30
开慧镇党委书记杨骏介绍,依托科技小院,全镇形成科技养殖示范点5处、示范户24户,带动村民增收1800余万元,并发展起梅花鹿、鹌鹑等特色养殖产业。在博乐市区西南方向四五公里处的荒漠化草原上,科技小院还开辟了200多亩的试验场,将这里作为科研攻关的第一线。
2026-01-30 09:17
科研人员将种子放入冷库储存。例如,千年种子库与中国西南野生生物种质资源库就通过人员交流、技术培训、资源备份、联合研究等,共同推进生物多样性保护。
2026-01-30 09:16
寒冬时节,云南省元江哈尼族彝族傣族自治县龙潭社区番荔枝种植基地里却热火朝天,一颗颗“冬日限定”的番荔枝被采摘、装箱,销往全国各地。
2026-01-30 09:14
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
加载更多