昆柳龍直流工程主要依托烏東德電站等向廣東、廣西輸送云南水電。工程起始于云南昆北換流站，向廣西柳北換流站、廣東龍門換流站分別送電，故簡(jiǎn)稱“昆柳龍”。
它是世界上第一條±800千伏特高壓多端柔性直流輸電“高速路”，橫跨云南、貴州、廣西、廣東四省區(qū)，全長(zhǎng)1452公里。工程于2018年12月份全面開(kāi)工建設(shè)，總投資242.6億元，計(jì)劃于2021年汛期前全部建成投產(chǎn)。
據(jù)悉，昆柳龍直流工程全部建成后將創(chuàng)造17項(xiàng)世界紀(jì)錄，包括世界上第一個(gè)±800kV特高壓柔性直流輸電工程、世界上單站容量最大的柔性直流輸電工程、世界上第一個(gè)具備架空線路故障自清除及再啟動(dòng)能力的柔性直流輸電工程等。這標(biāo)志著我國(guó)直流輸電工程技術(shù)再上一個(gè)新臺(tái)階。
“作為世界上首個(gè)多端柔性直流工程，昆柳龍直流工程引領(lǐng)柔性直流技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。”中國(guó)工程院院士李立浧表示。
“最強(qiáng)心臟”
在昆柳龍直流工程之前，世界上的柔性直流工程多屬于高壓、超高壓工程范圍，將電壓提高到±800千伏特高壓等級(jí)，意味著所有技術(shù)規(guī)范、成套設(shè)計(jì)及成套設(shè)備都要從頭研發(fā)。
2019年4月30日早6點(diǎn)，陜西西安。
當(dāng)日，來(lái)自南方電網(wǎng)公司與多家柔直閥相關(guān)廠家的技術(shù)人員連續(xù)討論技術(shù)細(xì)節(jié)超過(guò)12小時(shí)，終于敲定了適用于昆柳龍直流工程“中旁路晶閘管”的參數(shù)。
柔直閥對(duì)于工程的重要性類似于心臟之于人體，它是昆柳龍直流工程的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量清潔水電轉(zhuǎn)換為日常使用交流電的重任。
柔直閥的基本單元(細(xì)胞)是功率模塊，在設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)除了要通過(guò)提高制作工藝水平保證柔直換流閥功率模塊可靠性外，還需使用技術(shù)手段確保單一模塊在發(fā)生故障時(shí)不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。
為此，公司研發(fā)出高可靠性“旁路技術(shù)”，為柔直閥加上層層保護(hù)，即便有模塊出現(xiàn)故障，柔直閥也能正常工作，從而保證昆柳龍直流工程穩(wěn)定性與安全性。
昆柳龍直流工程是首個(gè)多端混合特高壓直流系統(tǒng)，所有新設(shè)備都要接連通過(guò)研制、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等多個(gè)關(guān)口。隨著昆柳龍直流工程實(shí)現(xiàn)階段性投產(chǎn)，公司研發(fā)制造的首批特高壓柔性直流成套設(shè)備將走出實(shí)驗(yàn)室，接受現(xiàn)實(shí)的嚴(yán)苛考驗(yàn)。
“最強(qiáng)大腦”
如果說(shuō)柔直換流閥是工程的“心臟”，那么，多端混合直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)就是工程“大腦”。它功能多、系統(tǒng)復(fù)雜，性能要求高，對(duì)設(shè)備啟停、功率升降、站間協(xié)調(diào)、執(zhí)行保護(hù)等均起到關(guān)鍵作用。
作為世界上首個(gè)特高壓多端混合直流工程，昆柳龍直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)研發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)。
柔性直流與常規(guī)直流的技術(shù)特性、控制方式各不相同。南方電網(wǎng)公司在世界上首次提出混合直流輸電系統(tǒng)，把這兩項(xiàng)技術(shù)疊加在一起。此舉在世界上尚無(wú)任何工程經(jīng)驗(yàn)可循。
在工程控制保護(hù)系統(tǒng)方面，首先要解決的問(wèn)題是能否通過(guò)高低閥組實(shí)現(xiàn)柔性直流±800千伏。此前，國(guó)內(nèi)外專家大多認(rèn)為，高低閥組串在一起不可控、很難實(shí)現(xiàn)。針對(duì)這些質(zhì)疑，昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)逐條開(kāi)展理論分析、仿真研究，最終方案令專家們交口稱贊。
更難的是如何解決柔性直流工程架空線路故障自清除難題。以往，使用架空線路的柔性直流工程，一旦出現(xiàn)故障，只需要將直流系統(tǒng)與整個(gè)交流系統(tǒng)短暫脫離，等故障清除后再連接起來(lái)即可。這種方法對(duì)于輸電容量達(dá)800萬(wàn)千瓦的昆柳龍直流工程來(lái)說(shuō)損失太大。昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次討論，最終確定采用“全橋+半橋”混合橋結(jié)構(gòu)，從根本上解決了這一問(wèn)題。
今年7月13日13時(shí)04分，一枚銀箭拖動(dòng)導(dǎo)線穿過(guò)試驗(yàn)框，一道閃亮的電弧落地。這意味著，昆柳龍直流工程成功完成直流線路人工短路故障試驗(yàn)，成為世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)架空線路故障自清除及再啟動(dòng)的柔性直流輸電工程。
控制保護(hù)系統(tǒng)要做的還不只這些。昆柳龍直流工程需要滿足多端需求，因而運(yùn)行方式多達(dá)幾百種。技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化，將運(yùn)行方式減少至108種，使發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)的可能性大幅降低。
“我們的工作就像開(kāi)著一列拉滿問(wèn)題的火車，每攻克一個(gè)問(wèn)題，就卸一次貨;每發(fā)現(xiàn)一個(gè)新問(wèn)題，就再裝一個(gè)集裝箱。要說(shuō)不辛苦，那是騙人，但大家都特別珍惜這段經(jīng)歷，覺(jué)得每一分付出都很值得。我們不僅創(chuàng)下了多項(xiàng)世界第一，而且還在研究過(guò)程中品嘗到了技術(shù)自信的滋味。工程提前實(shí)現(xiàn)階段性投產(chǎn)是一份榮譽(yù)，更是一份直指心靈的饋贈(zèng)。”昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)專家告訴記者。
“最強(qiáng)系統(tǒng)”
僅從技術(shù)角度來(lái)看，柔性直流技術(shù)并不是中國(guó)人首創(chuàng)的。但將柔性直流技術(shù)廣泛應(yīng)用于多端、特高壓、柔直電網(wǎng)等工程中，這確實(shí)是中國(guó)工程技術(shù)人員的貢獻(xiàn)。
經(jīng)過(guò)南方電網(wǎng)公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)的不懈努力，“最強(qiáng)心臟”“最強(qiáng)大腦”被連接在一起，形成了震驚業(yè)界的“最強(qiáng)系統(tǒng)”，特高壓多端柔性直流工程也由此成為南方電網(wǎng)公司整體技術(shù)能力的又一代表作。
“中國(guó)發(fā)展柔性直流技術(shù)大有可為。”李立浧認(rèn)為，南方電網(wǎng)公司有力推動(dòng)了柔性直流技術(shù)進(jìn)步，夯實(shí)了電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)，這是中國(guó)電力人對(duì)世界電力技術(shù)發(fā)展作出的巨大貢獻(xiàn)。
在昆柳龍直流工程中采用混合直流技術(shù)，并非“為了第一而第一”。李立浧告訴記者，柔性直流技術(shù)確實(shí)可以有效提高電網(wǎng)運(yùn)行可控性，這一結(jié)論是經(jīng)過(guò)科學(xué)論證的。柔性直流技術(shù)能夠支持電網(wǎng)解決換相失敗等問(wèn)題，讓復(fù)雜的電網(wǎng)變得更加可靠，支持西電東送直流輸電深入推進(jìn)。
“通過(guò)昆柳龍直流工程，南方電網(wǎng)構(gòu)建起世界上第一個(gè)由柔性直流和常規(guī)直流組成的多直流饋入電網(wǎng)系統(tǒng)。一旦常規(guī)直流線路發(fā)生故障，昆柳龍直流工程的柔性直流技術(shù)將同時(shí)提供有功及無(wú)功服務(wù)，不僅確保本身線路繼續(xù)可靠運(yùn)行，還能為常規(guī)直流提供‘無(wú)功補(bǔ)償’，扶它一把。”李立浧說(shuō)。
不僅如此，昆柳龍直流工程還在世界上首次實(shí)現(xiàn)了交流故障下柔性直流穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到交流故障全穿越。
此外，昆柳龍直流工程還培養(yǎng)出一大批柔性直流技術(shù)人才，組成了強(qiáng)大的科學(xué)研究聯(lián)合體，并在特高壓柔性直流技術(shù)、多端混合直流系統(tǒng)等領(lǐng)域取得了一批世界級(jí)科研成果，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)技術(shù)的里程碑式突破。
“未來(lái)，柔性直流技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，可在海上風(fēng)電大規(guī)模并入電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮所長(zhǎng)。對(duì)柔性直流技術(shù)掌握得越深，對(duì)中國(guó)的電力技術(shù)發(fā)展越有利。”李立浧表示，隨著一個(gè)又一個(gè)柔性直流工程建成落地，柔性直流技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向了現(xiàn)實(shí)，中國(guó)在柔性直流技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒅鸩綄?shí)現(xiàn)世界領(lǐng)先。
