廣東目標網架工程全面建成

　　2023年12月30日，廣東目標網架工程全面建成。這標志著長期困擾廣東電網運行的短路電流超標、交直流相互影響、大面積停電風險三大問題得到有效解決。廣東省東西部電力互濟能力由400萬千瓦提升至1000萬千瓦，廣東省電力供應能力升至3億千瓦，是原來的兩倍以上，為廣東省新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設創(chuàng)造了很好的物質基礎，將有力地保障廣東經濟社會發(fā)展的用電需求，支撐廣東走在全國前列。

　　這“非凡”的成績由上萬人的奮斗鑄就。

粵港澳大灣區(qū)500千伏外環(huán)東段工程建設過程中，高空作業(yè)人員在八分裂導線上安裝間隔棒。 張廣省 攝

　　10年間，他們反復論證、爭論。4年間，他們以單位為家，不分假日、晝夜不舍，把過去可能需要一代人青春完成的工程，用4年時間就建成了。十余年里，他們用創(chuàng)新游走于技術的“無人區(qū)”，破解一個又一個難題，拿下一個又一個世界第一、全國首個。

　　他們用智慧與汗水在嶺南大地澆灌出這張容量充足、結構清晰、運行高效、事故可控的“非凡”的電網主網架，他們理應驕傲。

　　10年間多輪研究 最佳技術方案出爐

　　敢為人先求突破，編制三類技術路線15個技術方案，多輪研究、專家咨詢、研討辯論、廣泛征求意見，“基于500千伏灣區(qū)外環(huán)柔性直流互聯(lián)”技術方案終出爐

　　“工程幾近完美。廣東電網進入合理分區(qū)、柔性互聯(lián)、安全可控、開放互濟的新階段。”當廣東電網公司二級領軍專業(yè)技術專家林勇親眼看到廣東目標網架工程僅用4年時間全面建成時，他抑制不住內心的激動。

　　2000年到2010年是廣東電網飛速發(fā)展的10年。到2010年，短路電流超標等問題若隱若現(xiàn)，廣東電網原有內外環(huán)網結構變得模糊，廣東電網公司主動開啟目標網架重點課題研究，多思路、多方案比選，這一討論就是10年。其間，廣東電網受入直流規(guī)模不斷增加，海上風電等清潔能源建設大規(guī)模啟動，柔性直流等技術也獲得長足進步，廣東電網發(fā)展迎來新的挑戰(zhàn)與機遇。

　　2010年提出的500千伏“虛擬分區(qū)多核心分布互聯(lián)”構網模式，缺點在于不滿足分層分區(qū)規(guī)劃原則，對電源、負荷發(fā)展適應能力差。幾輪研判后，2015年5月，南方電網公司明確廣東采用東西組團異步聯(lián)網技術路線。當時廣東電網這張網還不夠大，直接異步很難。“小孩足夠強大才能自立門戶，過早把他趕出去，對他是傷害。電網也一樣。”林勇打了一個比方。

　　更直白地說，2016年時，廣東電網統(tǒng)調負荷才剛剛過億。東西分區(qū)、異步聯(lián)網的方案核心問題在于并未增加廣東電網網架容量，而且由于物理規(guī)模的降低，對源荷分布荷結構具有較高要求。加上近年來，東部電源建設的滯后導致廣東東西等斷面的電力交換仍維持在較高水平。廣東省內大規(guī)模海上風電的發(fā)展、珠三角到期煤電退運等外部條件更增加了系統(tǒng)潮流的不確定，讓單純的異步聯(lián)網方案難以適應粵港澳大灣區(qū)經濟社會、能源資源發(fā)展的形勢和需求。

　　“林勇們”需要接著想辦法。一方面，廣州、深圳、東莞等負荷中心潮流穿越等問題嚴重限制了電網的互聯(lián)互通能力，分區(qū)需求特別迫切。另一方面，直接分區(qū)又可能引發(fā)網架可靠性下降等問題，網架容量上也難以支撐區(qū)內電力消費增長和海上風電等大規(guī)模清潔能源接入。

　　于是有了為分區(qū)構網提供支撐，在負荷中心拉開電氣距離同時通過灣區(qū)外環(huán)在相對外圍位置聯(lián)絡的方案。此方案不僅可以解決短路電流超標等問題，保證網架可靠性，還能作為東西區(qū)間電力互濟和事故支援通道，避免潮流在負荷中心線路穿越、重疊，提升網架容量至必需水平。

　　剩下的則是進一步論證更多的細節(jié)。比如東西組團異步聯(lián)網，進一步細化為將珠三角電網合理分成四個分區(qū)，中心處通過兩個柔直背靠背工程實現(xiàn)東西柔性互聯(lián)，最終通過控制系統(tǒng)的進步，廣東電網形成異同步電網格局。

　　粵港澳大灣區(qū)外環(huán)工程也有需要論證的，比如應該采用500千伏還是1000千伏交流電壓等級?這個問題在2015年時也基本有了定論。根據(jù)當時《廣東電網目標網架規(guī)劃研究》顯示，經技術經濟綜合比較，廣東電網不宜采用特高壓交流構網模式。

　　廣東目標網架規(guī)劃技術方案經過了2018—2019年將近兩年的多輪研究、專家咨詢、研討辯論、廣泛征求意見，最終于2019年8月敲定下來，基于500千伏灣區(qū)外環(huán)的柔性直流互聯(lián)網方案成為廣東目標網架規(guī)劃方案。

　　“中間有太多爭論了，有人認為是否非得這么做?但是廣東電網發(fā)展到今天，我們非常有必要考慮，在飽和負荷下它應該是一張什么網?”林勇認為這代電網人的“心病”，就應該這代電網人解決，“不能等到連手術的條件都沒有了才去動手。”

　　2020年11月，南方電網公司批復廣東目標網架系統(tǒng)方案論證研究報告，明確了系列重點工程及實施計劃。

　　接力棒交到基建人那里。

　　萬名建設者 奮戰(zhàn)1000多個日夜

　　1000多個日夜，10000多名建設者克服高溫酷暑、暴雨臺風、復雜地形、交叉跨越等困難，建成2座柔直背靠背換流站，2000余公里500千伏輸電線路

　　廣東電網公司基建部總經理黃偉杰辦公室里有一張廣東電網的線路圖。由于還沒來得及替換新的，圖上那些表示未來的虛線，隨著廣東目標網架主體工程的建成，現(xiàn)已變成實線。

　　“廣東目標網架工程時間緊、空間波及面大、涉及核心區(qū)又多，這給我們建設者出了非常多難題。”黃偉杰說。

　　2019年8月敲定下基于500千伏灣區(qū)外環(huán)的柔性直流互聯(lián)網方案后，工程建設的前期工作就已經開始進行。

　　“很多供電局提起工作，都是‘邊干什么邊干什么’，這個‘邊’字，代表并聯(lián)工作可能不止兩三項。時間確實非常緊張，兩個階段，18個工程，2023年12月30日前全部完成，而時間緊還意味著加班加點、主動放棄節(jié)假日和周末去搶時間。”黃偉杰還講了一位老師傅何國強的例子：何國強當時已經58歲了，臨近退休，但還是第一時間響應號召回到工程建設最前線。他曾經參與過清遠所有500千伏變電站的建設，他個人坦言，不想錯過這次。在很多“何國強”的努力下，清遠供電局僅用2個半月就完成了清城變電站用地手續(xù)的辦理，創(chuàng)下了該地區(qū)用地手續(xù)辦理歷史最快速度，也保證了粵港澳大灣區(qū)外環(huán)清遠段、清城輸變電工程順利投產。

　　廣東目標網架工程的面鋪得很大，涉及12個地市，4年內遇到的問題五花八門，可謂歷年來工程建設所遇問題的大薈萃。

　　比如鄰避效應?；浉郯拇鬄硡^(qū)中通道柔直背靠背工程選址在廣州市增城區(qū)，換流站東北85米處就是居民小區(qū)，居民對身邊建設這樣一個大型的電網工程有很大顧慮，比如可能存在的噪音。最終，廣東電網公司通過柔直變壓器水冷卻、戶內布置等多種技術實現(xiàn)全站噪聲小于48.5分貝，相當于人正常交談的音量。

　　還有水的問題。廣東河網密集，無論是鐵塔還是變電站，總是免不了與水打交道。即便如此，粵港澳大灣區(qū)南通道工程站址三面環(huán)水依然讓建設者始料未及。東莞供電局當時負責現(xiàn)場協(xié)調工作的張熙回憶起來仍覺得頭很大。“它原來是兩大兩小4個魚塘，站區(qū)基本是淤泥，地質很復雜，這使我們南通道工程成為了國內地基處理方案最復雜、樁基使用類型最多的柔性直流換流站工程。”現(xiàn)在張熙還記得當時某天晚上九時許在家中接到沿河作業(yè)面土壤開裂信息時的慌亂。“連夜開了30多公里的車到現(xiàn)場，相關人員立馬開會制定新的方案。”經此一役，張熙也完成從土建新手到多面手的轉變。

　　廣東目標網架工程建設的難點還在于要在城市核心區(qū)對復雜電網動刀子，這相當于給心臟動手術，騰挪轉移的空間非常小，僅僅是停電計劃，復雜程度都超出想象。

　　“復雜主要體現(xiàn)在時間太過緊張，所有工程卡點卡得非常死，所有停電環(huán)環(huán)相扣、相互影響，我們對網架、風險的分析已經具體到每一天，一項停電變更會導致十幾項甚至幾十項停電變化，影響后續(xù)3—5個月的檢修安排，甚至對全年的投產進度產生重大影響。”廣東電網公司電力調度控制中心(系統(tǒng)運行部)方式策劃專責涂煉介紹，廣東電網連接太緊密，地又非常少，只能借用原來的線路、廊道，同塔共架的情況很多，整個工程啟動方案非常復雜、協(xié)調難度大。“這幾年電力供應很緊張，保供壓力非常大。以前一個重點工程，我們做重點協(xié)調就好了，現(xiàn)在全線都是重點。”涂煉說，僅第二階段系列工程就涉及500千伏及以上關鍵設備停電超90余項，停電總工期超3200天，占全年500千伏停電工期60%以上。

　　廣東電網公司汕尾供電局項目管理中心副總經理兼項目經理劉海鍵講過一個例子：在某條500千伏線路舊導線拆除過程中，發(fā)現(xiàn)該檔導線跨越了2條220千伏、1條110千伏線路，而這3個通道恰恰是深汕特別合作區(qū)所有供電線路。一旦全停，會直接導致深汕特別合作區(qū)全黑4天;但假設采用帶電拆除導線，舊導線又將直接掉落在下方線路地線上，作業(yè)風險極高。經過幾輪省、地公司專家專題研討，最后采用增加一基耐張塔、500千伏楔形線夾等手段解決了問題，該楔形線夾在整個南方電網供電區(qū)域也是首次運用。

　　所有這些只是九牛一毛，環(huán)境復雜、施工難度系數(shù)大等工程中總會遇到的問題全部在廣東12個地市遍地開花又圓滿解決，廣東電網公司各供電局的協(xié)調能力令黃偉杰感到自豪。“其實很長時間里我的手機沒有多少個(廣東目標網架工程)群，很多問題在供電局層面就解決掉了，各個供電局都是派最優(yōu)秀的人做廣東目標網架工程。”

　　涂煉也提到了這種自豪感：“這是廣東電網公司制定的目標，我們一定要務期必成。”也是這個過程中，廣東電網公司規(guī)劃、基建、調度等不同線條的建設者之間有了更多的配合，廣東電網公司與政府、公眾之間也有了更多協(xié)調，構建了電力與公路、鐵路建設協(xié)調聯(lián)絡機制，營造良好的外部建設環(huán)境，增進了解的同時也練就新的本領。

　　解決“卡脖子” 獲得多項“第一”

　　解決柔性直流換流閥關鍵元器件、零部件依賴進口“卡脖子”難題，攻克多直流饋入負荷中心復雜大電網異同步互聯(lián)技術難題……大國重器圓滿落地，關鍵技術自主可控，獲得多項“世界第一、全國首個”

　　粵港澳大灣區(qū)直流背靠背工程是世界上第一個把柔性直流用到解決系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面的項目。中國工程院院士、南方電網公司專家委員會名譽主任委員李立浧認為，“廣東電網變成一個異同步電網格局，對世界電網的發(fā)展具有很大意義。”

　　不同于以前的純交流電網，也不同于以往通過直流背靠背將兩個電網隔開的異步電網，由于控制系統(tǒng)的創(chuàng)新，廣東電網形成的異同步電網格局，意味著南方電網公司在世界上首次攻克了多直流饋入負荷中心復雜大電網異同步互聯(lián)技術難題。

　　裝備方面，粵港澳大灣區(qū)直流背靠背工程首次實現(xiàn)工程應用IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)器件國產化比例大幅提升至50%，也在國內首次實現(xiàn)完整的換流單元100%使用國產IGBT，徹底解決以往工程中IGBT進口依賴的難題。

　　IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，被譽為電力電子裝置的“CPU”。時任廣東電網公司基建部總經理的陸國俊現(xiàn)在還保留著一份聊天記錄，關于粵港澳大灣區(qū)直流背靠背工程IGBT器件國產化比例可否超過50%的討論。“我們團隊翻閱了很多資料，當時大家一直在思考能否借由這個工程推動我國輸電高端設備實現(xiàn)自主可控。”事實證明，這個選擇很正確。2021—2022年工程建設緊張時期，許多國外IGBT供貨商都出現(xiàn)了供應鏈短缺情況，但是國產供貨量一直十分充足，保證了工程建設正常開展。

　　除此之外，廣東電網公司的技術攻關團隊在直流電容器、二次板卡芯片等其他核心部件上狠下功夫，在國內首次研制出了全國產柔性直流換流閥閥段，實現(xiàn)了柔性直流換流閥核心組件包括IGBT、電容器、IGBT驅動板、二次板卡芯片的完全自主可控，并在粵港澳大灣區(qū)直流背靠背工程實現(xiàn)首次試用。

　　值得一說的還有大容量550千伏/8000安開關設備(GIS)。一直以來，大容量開關技術被少數(shù)幾家國外公司壟斷。此次聯(lián)合南網科研院、西開電氣、西安交通大學等多家單位和高校共同研制投運的550千伏/8000安開關設備，不僅填補了國內空白，也為開關設備的自主研發(fā)積累了可復制的技術與經驗。

　　廣東目標網架工程建設中面臨的問題成了創(chuàng)新的契機?；浉郯拇鬄硡^(qū)外環(huán)東段、西段工程，是國內首次在500千伏線路使用八分裂導線的工程。和四分裂或者六分裂相比，八分裂導線不僅可以降低電流密度及線路損耗，還可以降低輸電線路的表面場強、無線電干擾及可聽噪聲，有效提升輸電線路的送電能力。

　　南通道工程——500千伏南粵背靠背換流站還是國內首座貫穿全生命周期的三維場景智能運維換流站。通過數(shù)字孿生三維技術，運維人員可以不進入閥廳，也能掌握設備所有細節(jié)，包括多層閥組的溫度及參數(shù)。南通道工程的閥廳三維系統(tǒng)首次采用的視角切片法，可滿足運維人員的觀測視角，結合運維各類數(shù)據(jù)與三維模型映射掛接，減少了反復數(shù)據(jù)查驗工作，異常報警數(shù)據(jù)可快速提醒、形成報表，極大提高生產管理工作效率。

　　更不用說建設中那些一個又一個的突破?；浉郯拇鬄硡^(qū)柔直背靠背工程中的兩個換流站均采用了超大型構件液壓同步提升技術，將上千噸的網架安裝至設計標高位置;中通道工程的閥廳屋頂采用了虹吸式排水，即使遇到長時間雨季也不會造成影響……這樣一個又一個的創(chuàng)新與成千上萬位建設者的接力奮斗，鑄就了廣東目標網架工程的非凡。

　　雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。廣東目標網架主體工程的建成只是又一個新的開始。廣東電網電力調度控制中心(系統(tǒng)運行部)調度部的小伙伴正在忙于更新知識，因為廣東目標網架工程的建成給現(xiàn)有調度管理模式帶來新的挑戰(zhàn)。

　　據(jù)統(tǒng)計，從調管設備的數(shù)量來看，相比2021年，2023年廣東中調調管機組臺數(shù)增加27.6%，線路條數(shù)增加17.4%，變電站座數(shù)增加11.2%。到2025年底前，預計廣東中調調管設備的規(guī)模將進一步增長。在廣東目標網架下怎么保證電網安全可靠、優(yōu)質經濟地運行，這是他們必須學習的。

　　世間從來沒有一次性解決所有問題的完美方案。新問題總會到來，“無人區(qū)”總要有人闖。我們相信，只要保有創(chuàng)新的熱情與能力，問題總會被解決，廣東這張電網會越來越好。

　　南網報記者 劉杰 通訊員 溫存