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中国特高压国外首秀,这条“电力高速路”让1600万人受益

2019-06-11 22:10暂无阅读:1912评论:0

出品 | 网易新闻

作者 | 一安电流,电力从业人员

在谷歌地图上俯瞰巴西,广袤的热带雨林中会发现一条升沉隐现的银色巨龙穿梭个中,那就是巴西艳丽山±800千伏特高压直流输电工程。

它是今朝世界距离最长的±800千伏特高压直流输电工程,路过巴西帕拉、托坎廷斯、戈亚斯、米纳斯吉拉斯和里约热内卢5个州、78个城市,项目共分两期,一期工程已于2017年12月周全投运,二期工程估计2019年9月建成投运(较合同工期提前两个月完成,缔造了巴西特大型电力扶植项目“新记载”)。

该项目是拉美首条、全球第四条使用±800千伏特高压直流输变电手艺的线路,也是中国首个在国外的特高压直流项目,这条贯穿巴西南北的“电力高速公路”可将艳丽山水电站跨越三分之一的电能输送至巴西东南部的负荷中心,构建巴西电网南北互联的大通道,知足1600万生齿的年用电需求。

巴西艳丽山特高压直流输电示意图(实线为一期,虚线为二期)

今天我们就来聊聊这个由中国承建的国外输电工程。

(一)巴西的能源分布需要一条“电力快车道”

在巴西,80%用电负荷分布在南部和东南部蓬勃区域,而发电中心则位于巴西北部水力资源最为雄厚的亚马孙河流域,南北跨度跨越2000公里。

凭据巴西电力调剂中心发布的数据,巴西大部门输电线路集中在东南和东北部主要城市,南北网架的联络很松散,这对电网的整体平安运行是晦气的,需要尽快完成特高压的组网与环网扶植。

巴西电网线路图(巴西全国电力调剂中心2015发布)

值得一提的是,巴西水力发电占到总发电量的71.1%,可再生能源发电占到了76.0%(水力、风力、生物能源等),是以巴西电网是以水力发电为主的能源构造,水能资源具有固定性,在国度经济快速成长、电力负荷快速增加的情形下,巴西急迫需要一条“电力高速路”把艳丽山水电站等的丰沛电力送往负荷中心。

(二)25000公里的超远距离选用特高压直流输电更好

以往对于特高压线路,我们谈的对照多的是特高压交流,很少提到直流,但实际上中国在特高压骨干网规划上一向强调的是“交直连系”,特高压直流线路和交流线路一般都是大电网弗成贫乏的“主干成员”。

中国今朝已建成“八交十四直”共22个特高压工程,在建“六交三直”9个特高压工程,是当之无愧的特高压手艺及相关设备制造的“引领者”。

已建成“八交十直”、在建“四交两直”(2018年)

刚提出特高压直流输电的时候,科学家和工程师们已经测算对照过直流和交流两种输电体式,二者各有所长,宜互补使用。

交流与直流是判然不同的两种电能流转形式,凭据法拉第电磁感应道理,所有扭转装配的发电机发生的电均为交流,这相符科学纪律,至于直流则是经由换堕胎生的。

交流发电机道理(左)光生伏特发电道理(右)

交流最大的长处就是使用经验雄厚,自人类起头用电以来一向都是用交流输电,并且交流能够在合适的位置竖立支线,就像高速公路上每隔一段距离有一个出口一般。

而直流这个“长跑活动员”,对动辄上千公里的远距离输电,在电能损耗上要小好多,并且电磁辐射水平也低得多。不外,直流输电半途不克“下车”,只能“直达”,这既是长处也是不足,长处是输送容量周全掌控,瑕玷是一旦故障会全线“受阻”。

生活中我们既离不开直流,也离不开交流。

今朝扭转发电占主流的情形下,交流电在生产和使用中具有显着的优势,交流的变压手艺十分成熟(请看随处可见的变压器),并且生活中所有牵扯到扭转活动的电器,如空调、电扇、吸尘器等,其驱动道理大略也可归于交流。

然则,以电子产物为代表的电器,以及化学电池,其驱动道理在于带电粒子(电子、离子)的定向活动,是以需要的是不乱不变的直流。能够说它们原本应是没有“血缘关系”的,然则能源使用让它们走到了一路,成了“伙伴”,而保持它们的羁绊就是转换装配,也称为换流阀,这不光是直流输电的要害焦点手艺,也在我们平常生活的方方面面中施展着弗成或缺感化。

换流阀凭据转换类型分为四类,今天我们只说两类,交流转换为直流(AC-DC)称为整流,直流转换为交流(DC-AC)称为逆变。我们平常生活中随处可见这两类转换,好比手机、电脑等电子产物的充电器就是整流装配,而电动车的电池输出部门则含有逆变装配。

言归正传,那为什么两万五千公里就该选用特高压直流呢?首先,选用特高压是为了经由升高电压降低电流损耗,这一点想必人人都知道了;至于选用直流呢,则是综合考虑线路费用、换流费用、维护费用、电能损耗等各方面后作出的最优选择。

交直流投资与损耗大略对比

(三)换流阀等特高压直流输电的焦点手艺,中国已把握

前面我们已经说过了换流阀这个器材在直流输电中堪称“焦点”,它究竟有什么神奇之处呢?中国在该范畴又处于什么水平,以至于巴西的输电工程会选择与中国合作扶植?

西方早在1954年就建成了世界上第一个工业性直流工程——果特兰岛直流工程,那时照样汞弧阀换流,到了1970年,西方起头进入晶闸管阀换流阶段,而中国是从1985年才正式起头研究直流输电的。

1989年,中国第一条直流工程——葛沪工程正式投运,悉数设备都是外包,西方厂家垄断了悉数生产手艺,我们却只能在一旁看着,基本没有讨价还价的余地。经由二十年的研究,中国终于在2010年研制完成了A5000型±800kV/4750A特高压直流换流阀研制,经由了IEC60700尺度划定的悉数型式试验项目,并于2012年在锦屏—苏南±800kV特高压直流工程中“大显身手”,此后彻底打破了西方公司历久的手艺垄断。

巴西艳丽山项目采用的12脉动换流阀手艺,其使用的高端设备均是从中国进口,再在巴西本地组装完成,感受是不是和改造开放初期的中国一个剧情了?

要认识12脉动换流阀手艺,接下来,我们得先进修下晶闸管的道理,P-N结又登场了,这里不再是一个P-N结,而是P-N-P-N结,一样把它们划分为两部门(P-N-P和N-P-N),也就是两个反向的三极管。

它的伏安特征是显着的非线性,分为多数段,反向是“欠亨电”的,到了必然电压还会销毁;正向起头也是“欠亨电”的,在触发极(G)给它“点个火”,就通电了,后背就会源源络续送电。

那么问题来了,触发极就是“打火机”,火点着了该怎么灭,很简洁,等电压本身降下来,就又断电了。要注重晶闸管只是一个大类,它下面明目繁多得很,但根基道理都是一般的。

晶闸管道理

晶闸管伏安特征曲线

当然,实际输电线路用的换流阀是由成百上千的晶闸管串并联而成,最根基的构造就是6脉动换流器。顾名思义,6脉动一定要6个雷同的单元,原本的交流经由晶闸管的“切割”被分成了雷同的6段,看上去就像一条“海浪线”,不再是“一个大浪“,这就有了交流变直流的趋势。

12脉动换流器则是为了进一步“腻滑”而生的,由2个6脉动换流器在直流侧串联而成,经由变压器的分歧保持体式,巧妙地将2个6脉动换流器输出的波形发生30度的相位差,叠加后波形更平了。最后,经由滤波等“美颜”处理就能够输出直流了。同样的,直流变交流也是用“分段拼接”的体式恢复正线波形。

6脉动换流器(左)12脉动换流器(右)

三相电压波形(左)直流电压脉动波形图(右)

(四)巴西艳丽山项目不光用中国手艺,还借鉴中国经验

巴西艳丽山输电项目是“一带一路”的示范工程,意义深远重大,除了应用中国尺度的特高压直流输电手艺外,艳丽山项目还运用了中国较为成熟的手艺经验。

以前巴西的高压直流工程中,有些滤波器内中的钢筋会发烧老化而变脆导致强度不敷,中国经由多年的运行实践,总结出针对滤波器的特别设计,使用混凝土夹杂纤维的全新体式增加混凝土的强度,在凹凸温的情形下都能按捺收缩,包管设备历久运行靠得住。

此外,工程需要跨越大片热带雨林及浩瀚珍稀动物区、部落聚居地,为了最大限度珍爱情况、尊敬本地习惯,设计施工人员在50个月工期的前20个月都用于环保申请和前期许可的工作,对工程沿线78个城市的动物、植被、文物等的珍爱经由了细心调研,实现了人与天然的协调成长。

结语

巴西艳丽山±800千伏特高压直流输电工程经由将艳丽山水电站的洁净能源输送到东南部用电中心,大大缓解了里约和圣保罗等蓬勃区域的用电重要问题,并为巴西本地1.6万人缔造直接就业机会,带动餐饮等行业缔造间接就业岗位。

以这一项目为契机,相信中国特高压输电尖端手艺、前沿装备、工程总承包和运行治理的一体化“出海”之路将越走越宽广,真正将中国制造的力量流传到世界各地。

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【参考文献】

1国度电网巴西艳丽山二期特高压输电项目规划9月投运,经济日报

http://shupeidian.bjx.com.cn/html/20190412/974363.shtml

2特高压“走出去”绝非偶然--专访国度电网公司总司理助理兼国际合作部主任杜至刚,[期刊论文]雅致-《国度电网》2014年12期

2特高压:我们来自中国缔造,[期刊论文]王为民-《国度电网》2014年8期

3巴西艳丽山特高压直流输电系统设计特点,[期刊论文]程改红,殷威扬,《中国电力》2015年7期

4特高压直流手艺研究,[期刊论文]张文亮,于永清,李光范,范建斌,宿志一,陆家榆,李博《中国电机工程学报》2007年22期

5±800千伏/4750A特高压直流输电换流阀研制,[期刊论文]习贺勋,汤广福,刘杰,魏晓光,查鲲鹏,《中国电机工程学报》2012年24期

6巴西电力行业申报,http://www.chinapower.com.cn/informationzxbg/20160819/48293.html

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编纂| 史文慧