今年,,南京遭遇持續(xù)高溫,但供電總體安全平穩(wěn),這其中就有南京鐵北220千伏變電站統(tǒng)一潮流控制器(以下簡稱UPFC)的功勞,這個具有‘紅綠燈’式的智能調(diào)節(jié)設(shè)施,已經(jīng)穩(wěn)定“護航”南京電網(wǎng)984天,。
2015年12月11日,國家電網(wǎng)重大科技示范工程、江蘇南京220千伏西環(huán)網(wǎng)UPFC工程投運,。這是我國首個自主知識產(chǎn)權(quán)的UPFC工程,也是國際上首個使用模塊化多電平換流(MMC)技術(shù)的UPFC工程。它由我國自主研發(fā),、設(shè)計與建設(shè),標志著我國在柔性交流輸電領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列,。
從備受矚目登上世界電力科技之巔,到默默無聞時刻精準調(diào)節(jié)電網(wǎng)潮流,,南京UPFC在過去近1000天中,,始終穩(wěn)定“在線”,為南京電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)高效供電全程保駕護航,。
破解世界難題解決電網(wǎng)“擁堵”
“對城市電網(wǎng)中電能的流量,、流向進行靈活控制,一直是世界性難題,?!y(tǒng)一潮流控制器’工程投運后,可以通過‘紅綠燈’式的智能調(diào)節(jié),,控制電流的流向和流量,,讓電流高效流動,減少損耗,,實現(xiàn)運行更經(jīng)濟,。”江蘇省電力公司副總經(jīng)理,、南京供電公司總經(jīng)理陳剛這樣形容,。
作為南京的負荷中心,220千伏西環(huán)網(wǎng)(即:鼓樓區(qū)中央門至建鄴區(qū)河西一帶)用電負荷占全市近三分之一,。2013年,,西環(huán)網(wǎng)最高負荷同比增長15.4%,增加30.9萬千瓦,,致使線路負荷加重,,出現(xiàn)“擁堵”現(xiàn)象,其北部輸電通道(即:220千伏曉中,、曉下線,,主要供電范圍為中央門、下關(guān)一帶)負載率超過81.3%,。
大城市的電力線路就和地面道路一樣,,形象地說就是,有的線路“吃不飽”,,有的線路“快撐爆”,。傳統(tǒng)解決輸電通道“擁堵”的辦法是更換大導(dǎo)線或新建線路?!皩δ暇┪鳝h(huán)網(wǎng)而言,,前者需要停電顯然不行,。而后者也是行不通的,假如增加一條空中輸電線,,需投資10億元以上,,但即使有錢,新線路在本就擁擠不堪的城市中已‘無地自容’,。建地下輸電管廊則更困難,,不僅投資巨大,而且耗時長,?!蹦暇┕╇姽靖笨偨?jīng)理沈培鋒做出了這樣的解釋。
2014年,,UPFC工程被國家電網(wǎng)公司確立為重大科技示范工程,,次年6月全面開工建設(shè),投資2.2億元,。在保持南京現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不變,、不新建輸電通道的前提下,通過UPFC工程解決西環(huán)網(wǎng)潮流分布不均,、供電能力不足等痼疾,。經(jīng)科學測算,UPFC提升了南京西環(huán)網(wǎng)供電能力30%,,約60萬千瓦,,年增供電量約25億千瓦時,可替代一條投資10億元以上的220千伏線路,,實現(xiàn)節(jié)約土地360畝。
“UPFC工程利用的其實是歐姆定律,?!眹W(wǎng)江蘇電科院總工李群告訴記者,“電力導(dǎo)線存在電阻,,電阻阻礙的是電流,,就如同道路不平則車速慢一樣。想要使通過的電流增多,,就必須增大電壓,。”
通過UPFC,,可以在220千伏線路上施加最大不超過26.5千伏的電壓,,并確保穩(wěn)定在上下10%的安全波動范圍內(nèi)。電壓越大,,通過電流越多,,輸送的電功率就越大,。在“四兩撥千斤”的“神功”下,這套本身只有180兆瓦容量的UPFC裝置,,竟可撬動500至600兆瓦的有功潮流,!
在迎峰度夏、度冬等關(guān)鍵時期,,該裝置有效避免了核心線路越限及拉閘限電損失,,解決了投運初期西環(huán)網(wǎng)“北緊南松”及中、遠期“南緊北松”的潮流失衡問題,,使得西環(huán)網(wǎng)潮流分布得更加均衡,,大大增強了南京電網(wǎng)總體安全穩(wěn)定供電能力。
2016年8月2日,,華能南京電廠并網(wǎng)220千伏曉華線雷擊故障跳閘,,造成華能南京電廠1臺30萬千瓦的機組失電,減少出力24萬千瓦,。UPFC自動保護閉鎖,,北通道潮流從50萬千瓦降到27萬千瓦,避免了故障大電流穿越線路造成的線路過負荷和設(shè)備損壞,。
2017年7月27日,,南京電網(wǎng)用電負荷達1129.28萬千瓦,創(chuàng)歷史新高,,同時造成了局部地區(qū)供電緊張,。根據(jù)調(diào)度指令,南京供電公司通過UPFC將南京220千伏西環(huán)網(wǎng)北通道潮流由25萬千瓦升至45萬千瓦,,避免了南通道(即:220千伏秦濱4回線路,,主要供電范圍為建鄴區(qū)河西地區(qū))的過負荷,全市供電平穩(wěn),。
不斷創(chuàng)新突破形成行業(yè)標準
“UPFC的投運為公司提供了優(yōu)秀的電網(wǎng)發(fā)展和人才培養(yǎng)平臺,。”陳剛表示,,“憑借這樣的平臺,,我們更有責任和動力不斷推進科技創(chuàng)新,精益求精,?!?/p>
正如所說,南京西環(huán)網(wǎng)UPFC投運以來,,從巡視等常規(guī)工作到技術(shù)研究,,創(chuàng)新和改進在這片科研“沃土”上從未止歇。
“我們不能接受任何一條潛在風險,,哪怕是疑似,?!边\維團隊成員楊光說,“運行近千天,,UPFC共進行大大小小的檢修10次,,每一次都是我們發(fā)現(xiàn)問題、改進問題的絕佳機會,?!痹趫F隊成員的堅持下,裝置廠家人員從通訊故障,、程序代碼問題及繼電器抖動等各個方面進行了深度排查,,結(jié)合周期檢修最終實施了裝置本體的改造升級。
除了在巡視等日常維護中不斷改進,,運維團隊還力求在更深的層面開展創(chuàng)新,。在運維過程中,團隊成員發(fā)明出一種高靈敏異形驗電器接觸頭,,解決了UPFC帶電設(shè)備常規(guī)驗電器不發(fā)聲現(xiàn)象,,并獲得專利授權(quán)。
南京220千伏UPFC近1000天的實際運行,,為全省積累了寶貴的運維經(jīng)驗,,也令南京UPFC的管理規(guī)范成為了行業(yè)標準。經(jīng)中國電機工程學會組織鑒定認為:“成果整體達到國際領(lǐng)先水平”,。全省共出版相關(guān)中文專著3部,、英文專著1部(“Unifiedpowerflowcontrollertechnologyandapplication”,Elsevier出版社),。項目形成國網(wǎng)企業(yè)標準10項,,獲批成立IEC、IEEE標準工作組,,主導(dǎo)編制UPFC系列國際標準4項,。這些成果對蘇州500千伏UPFC工程等國家電網(wǎng)公司日后UPFC工程建設(shè)及運維起到了重要指導(dǎo)作用。
UPFC同樣成為了交流學習之所,。截至目前,共接待社會各界參觀學習186批次,、共3100余人,,其中包括美國國家工程院院士、葡萄牙國家電網(wǎng)首席運營官及各大高校師生等,。IEEE輸配電委員會主席Daniel對此給予高度評價:“FACTS(即:靈活交流輸電系統(tǒng))技術(shù)發(fā)展史上的重要里程碑”,、“為電網(wǎng)提高潮流控制能力提供了重要實踐參考”、“可促進新一代UPFC技術(shù)的國際化推廣應(yīng)用”,。