用高科技为大湾区电网建一道“防火墙”｜南方电网亮相“奋进新时代”主题成就展背后的故事③

南网50Hz

记者探展

日前，由中央宣传部、国家发展改革委、中央军委政治工作部和北京市委、市政府联合主办的“奋进新时代”主题成就展在京展出。粤港澳大湾区直流背靠背电网工程(东莞工程)设备验收新闻图片亮相地方展区广东展位科技和产业创新高地加速建设单元。

粤港澳大湾区直流背靠背电网工程简介

粤港澳大湾区直流背靠背电网工程(以下简称“大湾区直流背靠背工程”)由东莞工程和广州工程共同组成。工程应用目前世界上最先进的柔性直流技术(以下简称“柔直技术”)，将粤港澳大湾区原本连成一片的大电网分解为多个不同步的小区域电网，不仅可以防止一旦发生事故造成电网大面积停电，还能更大规模吸收利用风光等清洁能源。

大湾区直流背靠背工程也是广东目标网架建设的重要组成部分。这一系列工程建设正是南方电网公司保障粤港澳大湾区能源安全的重要行动。“目前，我们正全力加快广东目标网架建设。依托该工程，珠三角东西部电网通过柔直互联，大容量、高可靠的500千伏外环通道全面建成后，广东电网安全稳定水平将进一步提升；主网大面积停电风险、短路电流超标、交直流相互影响等安全问题将基本解决。”南方电网广东电网公司基建部项目管理科经理熊志武介绍。

柔直技术再突破首创异同步电网

对世界电网的发展很有意义

院士谈

大湾区直流背靠背工程

▲中国工程院院士、南方电网公司首席技术专家饶宏

突破1

异同步电网

大湾区直流背靠背工程是世界上第一个把柔性直流用到解决系统安全稳定运行方面的项目。通过控制系统的进步，广东电网形成了异同步电网格局。中国工程院院士李立浧提出，不同于以前的纯交流电网，也不同于以往通过直流背靠背将两个电网隔开的异步电网，“广东电网变成一个异同步电网格局对世界电网的发展都很有意义。”

异同步电网听起来像一个悖论，南方电网广东电网公司基建部项目管理科经理王流火解释：“异同步指的是电网在不同运行状态下呈现的形态。简单来说，直流异同步控制功能兼顾了交直流输电的优点。出现故障时则自动识别故障，实现电网异步，起到‘防火墙’作用。常态运行时，可以模拟成交流线路，保留原有交流通道的紧急支援能力，实现两侧交流电网的功率自动互济，无需调度人员下发功率指令，电网潮流自动可控。这背后正是控制保护策略起作用。”

突破2

控制链路延时最短

大湾区直流背靠背工程还拥有世界上控制链路延时最短的柔性直流换流站。与交流电网发生高频谐振是柔性直流的重要运行风险，广州工程把链路延时控制在200微秒以内，为世界领先水平，结合控制策略优化，能够有效消除工程面临的谐振风险。

突破3

装备方面

大湾区直流背靠背工程首次实现完整的换流单元100%使用国产IGBT(绝缘栅双极型晶体管)器件，首次研制出全国产柔性直流换流阀阀段，推动了我国输电高端装备实现自主可控。IGBT是能源变换与传输的核心器件，被誉为电力电子装置的“CPU”。作为国家战略性新兴产业，IGBT在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

除此之外，南方电网公司的技术攻关团队在直流电容器、二次板卡芯片等其他核心部件上狠下功夫，实现了柔性直流换流阀核心组件包括IGBT、电容器、IGBT驱动板、二次板卡芯片的完全自主可控。该产品的成功研制及创新应用，解决了柔性直流换流阀关键元器件、零部件依赖进口的“卡脖子”难题，实现“0到1”的突破，推动柔性直流技术自主可控的跨越式发展，提高了我国电工装备制造业的核心竞争力。

创下多个第一 现实镜像到孪生世界

三维数字化应用让工程更智能

数字化如何融入大湾区直流背靠背工程？

从工程建设到运维，大湾区直流背靠背工程在数字化方面做了非常有益的探索——

基建过程中运用三维可视化技术进行施工过程管理，建成后以三维模型为纽带，与运行业务深度融合。

三维数字化应用及智能巡检系统融合基建关键数据及换流站站端实时运维数据，实现三维空间场景的智能操作、智能巡视、智能安全、智能检修等应用。

虚拟系统，可以微观到现实世界中的元部件级，保证运维人员在近似实景的环境下远端运维。

日常运维

数字孪生与智能巡检相结合

建设回顾

2.6个足球场大小的钢架，以毫米级的精度抬至7层楼高！

让生活更美好

低噪节能占地更少

广州工程所在地很特殊，换流站东北85米处就是居民小区。为此，广州工程通过变压器水冷却方式以及全户内布置方案等技术，实现全站噪声小于48.5分贝的同时，还极大减少了日常能耗。在占地方面，由于大湾区直流背靠背工程采用基于柔性直流技术的背靠背直流输电系统，换流站比常规直流占地更小，其中广州工程总占地面积仅13万平方米。

争分夺秒、砥砺奋进建成超级工程

建设者在和自己比赛

大湾区直流背靠背工程2020年底正式开工建设，广州工程、东莞工程分别于2022年3月29日、5月25日正式投产，工程的背后是建设者们近千个日夜的心血。

大湾区直流背靠背工程(东莞工程)建设者开展换流阀设备的验收及检查工作。（顾萱摄）

“工程就是一环扣一环，这种扣法不是全部的此起彼伏，而是互有镶嵌。就要求我们对时间、现场管理非常到位。”东莞工程项目经理吴轲说。

为了给后期调试多预留时间，东莞工程的阀厅在完成阀塔安装后便先进入单元调试。于是，阀厅内的空调系统接入与电气设备安装几乎是同时进行。而空调系统的接入需要站内用电来保证，这就要求将原本的施工临时电源换掉。启用站内用电需要35千伏设备按时投产，涉及继保试验、计量、检修、运行等多个专业及相关规范要求。所有这些又要求施工单位的工作方式方法必须精准匹配工程现场的要求，确保整个系统流畅运转，从而需要双方反复地沟通整改。

大湾区直流背靠背工程大件运输。（彭莱摄）

追赶必须有序，比如物资保障。首台柔直变压器的生产、运输、到位并不容易。相关部门多方协调，克服疫情、原材料产能不足等影响，只用了南方电网公司标准指导工期的三分之一时间，完成首台柔直变的生产。而为了将这台巨无霸顺利运至工程现场，南方电网广东广州供电局先期组织运输单位开展模拟运输荷载试验，在现场则要安排好到货顺序、统筹好区域布置、控制好施工环境，必须每一步都要考虑周全。

大湾区直流背靠背工程(广州工程)阀厅主体基础施工。（彭莱摄）

大湾区直流背靠背工程采用的技术创新给项目建设者带来不少挑战。

此次工程变压器采用的是立体卷铁心技术，属该技术在当时南方电网应用容量最大的一次。因此，各种情况都要事先考虑周全，例如技术工艺不同是否会对试验方案的指标产生影响？原来的试验要求还合不合适？应该要重点关注哪方面的试验参数指标？……没有现成的答案，参与审核试验方案的工作人员只能请教厂家，各种途径翻阅资料，以至于晚上做梦都在模拟设备运行。

建设中的大湾区直流背靠背工程阀厅。

工程开始前，大湾区直流背靠背工程相关的生产准备人员到昆柳龙直流工程龙门换流站等站点跟班学习，之后参加超高压公司组织的柔性直流输电场景化基础提升强化培训班，深入了解柔直换流站的验收、投产、运维中的重点、难点问题，提前组织讨论攻关。广州工程的生产准备组在此基础上向设备厂家提出了300余条修改优化意见，针对重要设备制定了详尽的建造方案。