走進隴東—山東工程兩端的換流站,一個個技術難點取得突破,設備關鍵器件實現國產化。在工程沿線,一項項新技術、新工藝連點成線,融入這條橫亙東西的“綠色動脈”。隴東富集的風光火儲資源打捆送往齊魯大地,跨區域能源資源優化配置又添“生力軍”。
從點的突破到線的聯通,再到面的覆蓋,隴東—山東工程為推動能源轉型和助力區域協調發展寫下新的注腳。
新“動脈”:大電網能源資源跨區域優化配置能力增強
西北地區風光資源富集,我國規劃建設的“沙戈荒”大型風電光伏基地超半數位于西北。千里之外的東部地區經濟發達,能源電力需求旺盛。為了解決能源資源與需求呈逆向分布的問題,我國建成了一張世界上輸電能力最強、規模最大的電網。
西北電網是我國新能源發電裝機占比最高、電力外送規模最大的區域電網。在我國東部,華北電網“雙高”特征顯著,電力系統復雜性和不確定性持續增加。隴東—山東工程為西北與華北地區能源資源優化配置增添“大動脈”,助力區域協調發展。
站在甘肅省東部的黃土高原上眺望,延綿的白色風機轉動著葉片,光伏“海洋”將熾烈的日光攬入懷中。這些清潔能源轉化的電力通過隴東—山東工程直送山東,為當地經濟社會發展注入強勁動能。
作為我國首個“風光火儲一體化”大型綜合能源基地的外送工程,隴東—山東工程配套電源可達1450萬千瓦,其中新能源1050萬千瓦,并首次在送端基地配置儲能105萬千瓦,將風、光、火電打捆外送,實現多能互補,有效提升新能源消納利用水平。
“請密切跟蹤山東電網午間新能源發電情況,重點關注隴東—山東工程投產后的新增控制要求。”5月9日,在華北電力調度控制中心內,調度值長李詩童在交接班時向同事提醒注意事項。
“隴東—山東工程順利投產后,魯固、昭沂直流輸送能力各提升50萬千瓦,華北電網直流受電規模新增900萬千瓦,電力保供和綠電受入能力顯著增強。”華北電力調度控制中心主任劉一民介紹。
山東是工業大省,產業轉型升級需要更加穩定的綠色電力支撐。隴東—山東工程每年可向山東輸送電能360億千瓦時,提升山東區外受電能力至3800萬千瓦,保障山東安全綠色用能,滿足度夏高峰期用電需求。
甘肅電網位于西北電網中心,通過19回750千伏線路與寧夏、青海、新疆和陜西電網聯網運行,承擔著西北電網功率互濟、服務新能源發電和黃河上游水電送出的重要任務。
“如果把西北電網看作一棟房屋,那甘肅電網就像是這棟房屋的客廳。”國網西北分部副總工程師兼發展部主任馬曉偉介紹。多項特高壓輸電工程把西北豐富的能源資源外送至26個省份,實現了能源在更大范圍內優化配置。
新標桿:應用“雙八百”特高壓直流標準化成果
隴東—山東工程橫跨甘肅、陜西、山西、河北、山東五省,出隴原,穿林區,翻太行,跨黃河。面對復雜的地形與巨大的施工挑戰,建設團隊在工程建設與生態保護間尋求平衡,在山河經緯間架設起這條“綠色動脈”。
初夏時節,被譽為“黃土高原綠肺”的子午嶺翠色如濤,隴東—山東工程線路從林區邊緣蜿蜒而過。
工程在子午嶺范圍內修建鐵塔50基,其中5基所在區域山勢險峻。為減少對原生植被的影響,建設團隊搭建了2條總長2.07千米的貨運索道,將塔材等工程物資精準送至5個作業面,并試點使用可拆卸式旋挖鉆機,將鉆機拆解后通過索道運輸到工地,再進行部件組裝和施工。
在山西段一塔位,曾經的作業面早已不見施工痕跡。工程創新構建“表土剝離-集中養護-原位回填”體系,對土層進行剝離保護,短短幾個月,地表植被覆蓋度已恢復至施工前的水平。
更多創新在隴東—山東工程建設中開展:在黃河晉陜大峽谷,建設團隊應用4臺牽引機、4臺張力機在黃河兩岸跨越塔間同步作業;在工程山西段,新能源張力機替代了傳統柴油張力機;在太行山間,“砼溫智繪管家”集成無線傳輸、物聯網、自動監測與控制技術,監控每一基鐵塔的基礎養護情況。
依托隴東—山東工程高質量、高標準、高效率的施工創新實踐,公司形成標準化文件550余套、典型設計圖紙5500余張,制修訂國際標準1項、行業標準9項、企業標準100項。該工程成為首個一次性全容量投產的特高壓直流項目,首個探索并應用“雙八百”(即±800千伏額定電壓、800萬千瓦額定容量)特高壓直流標準化成果的示范工程,為后續特高壓工程大規模、高質量建設發揮了重要的示范和引領作用。
從生態優先的塔基設計到放線技術的突破,再到裝備的創新應用,工程建設中的諸多突破帶動電工裝備制造升級,也為傳統產業煥新和未來產業培育提供有力支撐。
新突破:從“卡脖子”到自主可控的中國“智”造
隴東—山東工程是多項技術創新的“試驗田”。
該工程首次試點應用國產換流變壓器有載分接開關。它好比汽車的自動變速箱,換流站內電壓調高調低、負荷調多調少、電流調大調小,都通過有載分接開關來實現。“這個開關共有1000多個零部件,一次切換包括8個動作,每次動作需要400多個零部件在毫秒內完成精密配合。”國網甘肅省電力公司超高壓公司慶陽換流站副站長李通介紹,由于可靠性要求極高,過去這個設備技術一直掌握在國外少數廠家手里,如今由中國電科院牽頭研制的換流變壓器有載分接開關首次應用于慶陽換流站,實現了這一領域國產化替代。
走進慶陽換流站的控制保護室,一排排直流控制保護系統屏柜整齊排列,搭載了“中國芯”的控制保護系統正在穩定運行。
“站內的控制保護系統首次采用國產自主可控芯片,別看它只有指甲蓋大小,卻正以每秒20億次的高速算力守護換流站安全運行。”李通介紹,國產芯片使保護裝置動作時間和控制系統響應精度縮短至毫秒級別,數據處理速度較傳統進口芯片提高了30%。國產芯片的應用標志著我國電力二次設備關鍵器件實現自主可控,也為后續推廣提供了實踐經驗。
特高壓電網是長距離、大容量輸送電能的載體,保障其安全運行尤為重要。隴東—山東工程額定輸送容量800萬千瓦,年輸送電量超360億千瓦時。輸送的直流電從甘肅慶陽換流站起,跨越915千米的電力“高速公路”,抵達位于山東泰安的東平換流站。
東平換流站在國內首次試點應用了帶合閘電阻的快速交流斷路器,將故障切除時間縮短至25毫秒以內。“隴東—山東工程采用了全國產化的直流電流互感器,是全國首個應用國家‘1025’專項攻關成果突破特高壓‘卡脖子’技術的示范工程,對于實現電力高端裝備的產業鏈供應鏈自主可控、保障電網安全穩定運行具有重要意義。”國網山東省電力公司建設公司東平換流站業主項目部執行經理謝鵬說。
工程調試期間,這些國產新技術新裝備已經經受了高電壓、大電流的嚴格考驗,性能穩定、指標優良,推動關鍵技術自主可控,有力提升了我國高端輸變電裝備產業鏈供應鏈韌性和控制力。