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

  • 全国夏粮小麦收获进度过半

  • 绚丽晚霞映长城

独家策划

推荐阅读
这不仅是航运模式的创新,更是长三角区域协同发展、服务全国统一大市场建设的关键举措。
2026-06-05 10:02
目前,全县253家工业品企业实现常态化开播,2026年以来直播销售额达5.2亿元,线上订单占比提升至45%以上。
2026-06-05 09:59
近日,从中国科学院“公众科学日”到第二十六个全国科技活动周,全国各地广泛开展形式多样的群众性科技活动。
2026-06-05 09:57
我国数字文化出海正告别粗放式流量输出的初级阶段,形成以新质生产力夯实产业根基、以文化影响力提升传播价值的新逻辑。
2026-06-05 09:55
以技术创新为动力,以制度创新为保障,持续深化生态环境监测数智化转型。
2026-06-05 09:54
台风路径预报、渔船出海决策,乃至“厄尔尼诺”预警,离不开一套行之有序的全球海洋观测系统(GOOS)。它由数千个漂流浮标、科考船和锚系浮标共同构成,像神经系统一样监测着海洋的温度、盐度和海流。
2026-06-04 09:47
供销合作社系统紧盯“三夏”生产关键节点,统筹农机力量、强化科技赋能、健全收储保障,护航夏粮抢收、烘干、收储工作。当前正值夏收夏种的关键时节,浙江省杭州市富阳区供销合作社所属供销新桐农业现代化服务中心抢抓农时,开足马力,全力以赴投身“三夏”生产主战场。
2026-06-04 09:35
高校拥有科研力量,但成果难以精准对接产业需求;企业有技术瓶颈,却找不到合适的团队攻关。建设甘肃高等研究院,旨在破解科研、产业“两张皮”,推动科技创新和产业创新一体发展,打通产学研用“最后一公里”。
2026-06-04 09:34
记者闫磊、张文攀从国网宁夏电力调控中心获悉,5月30日,宁夏新型储能装机规模突破1000万千瓦,正式迈入千万千瓦级储能大省行列。宁夏率先构建多元化市场营利模式,构网型储能、百万千瓦级共享储能等标杆项目相继落地投产,实现储能资源建得成、调得动、用得好、效益高。
2026-06-04 09:33
近日,《四川省加快推进“人工智能+”一号创新工程实施方案》正式发布,四川正以全省一号创新工程全力推进人工智能发展。据介绍,四川目前已建成数据中心139个,智算规模约38EFLOPS,为“人工智能+”一号创新工程夯实了算力底座。
2026-06-04 09:31
布局基础研究必须有“功成不必在我”的长远眼光,以持久耐心深耕原理,方能收获未来技术革命的丰硕果实。为此,基础研究布局更加注重从技术瓶颈中提炼低层和深层科学问题,引导科研力量在原理层面下苦功、求突破。
2026-06-04 09:46
5月29日,中央宣传部、中国科协发布“最美科技工作者”,四川大学华西临床医学院副院长,华西医院神经内科主任医师、教授陈蕾入选。
2026-06-03 10:26
瑞士苏黎世联邦理工学院研究团队开发出一种由干细胞和磁电纳米颗粒组成的“细胞机器人”。
2026-06-03 10:24
生态环境部日前印发《海湾清洁指数评价技术方法(试行)》,旨在建立统一规范的海洋垃圾清洁程度量化评估与分级标准,推动沿海地方精准识别问题短板,压实所辖海湾的海洋垃圾治理责任,为“十五五”时期海洋垃圾治理提供重要支撑。
2026-06-03 10:21
近期,国务院印发《加快农业农村现代化“十五五”规划》(以下简称《规划》)。日前,农业农村部、国家发展改革委负责人就《规划》有关情况进行了解读。
2026-06-03 10:20
对于处于科技追赶阶段的经济体而言,基础研究投入不只是解决原创突破的问题,也是形成技术理解力、知识翻译力和产业吸纳力的必要条件。
2026-06-03 10:14
6月1日,漳州核电4号机组核岛反应堆厂房堆腔换料水池模块吊装成功,为后续核岛主线关键路径施工奠定坚实基础。
2026-06-02 10:03
1日,2026年全国粮食和物资储备科技活动周在湖北武汉启动。今年科技活动周的主题是“奋进‘十五五’ 科技护粮储”,活动发布了“十四五”期间我国粮食和物资储备领域132项优秀科技成果、应用案例。
2026-06-02 09:51
全球约有2.5亿乙肝病毒感染者,多数需要长期甚至终身服药,难以彻底停药。当病毒入侵人体细胞时,它首先要“刷卡进门”——结合细胞膜上的特定受体蛋白,才能进入细胞内部。
2026-06-02 09:48
6月1日,长征十二号乙遥一运载火箭在东风商业航天创新试验区中国商火研试发射工位点火升空,成功将千帆星座第十批组网卫星送入预定轨道,首飞任务取得圆满成功。
2026-06-02 09:46
加载更多