廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程全面建成

　　2023年12月30日，廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程全面建成。這標(biāo)志著長期困擾廣東電網(wǎng)運(yùn)行的短路電流超標(biāo)、交直流相互影響、大面積停電風(fēng)險(xiǎn)三大問題得到有效解決。廣東省東西部電力互濟(jì)能力由400萬千瓦提升至1000萬千瓦，廣東省電力供應(yīng)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(shè)創(chuàng)造了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)，將有力地保障廣東經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shè)過程中，高空作業(yè)人員在八分裂導(dǎo)線上安裝間隔棒。 張廣省 攝

　　10年間，他們反復(fù)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(shí)間就建成了。十余年里，他們用創(chuàng)新游走于技術(shù)的“無人區(qū)”，破解一個(gè)又一個(gè)難題，拿下一個(gè)又一個(gè)世界第一、全國首個(gè)。

　　他們用智慧與汗水在嶺南大地澆灌出這張容量充足、結(jié)構(gòu)清晰、運(yùn)行高效、事故可控的“非凡”的電網(wǎng)主網(wǎng)架，他們理應(yīng)驕傲。

　　10年間多輪研究 最佳技術(shù)方案出爐

　　敢為人先求突破，編制三類技術(shù)路線15個(gè)技術(shù)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(shù)方案終出爐

　　“工程幾近完美。廣東電網(wǎng)進(jìn)入合理分區(qū)、柔性互聯(lián)、安全可控、開放互濟(jì)的新階段。”當(dāng)廣東電網(wǎng)公司二級(jí)領(lǐng)軍專業(yè)技術(shù)專家林勇親眼看到廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程僅用4年時(shí)間全面建成時(shí)，他抑制不住內(nèi)心的激動(dòng)。

　　2000年到2010年是廣東電網(wǎng)飛速發(fā)展的10年。到2010年，短路電流超標(biāo)等問題若隱若現(xiàn)，廣東電網(wǎng)原有內(nèi)外環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得模糊，廣東電網(wǎng)公司主動(dòng)開啟目標(biāo)網(wǎng)架重點(diǎn)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(wǎng)受入直流規(guī)模不斷增加，海上風(fēng)電等清潔能源建設(shè)大規(guī)模啟動(dòng)，柔性直流等技術(shù)也獲得長足進(jìn)步，廣東電網(wǎng)發(fā)展迎來新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

　　2010年提出的500千伏“虛擬分區(qū)多核心分布互聯(lián)”構(gòu)網(wǎng)模式，缺點(diǎn)在于不滿足分層分區(qū)規(guī)劃原則，對(duì)電源、負(fù)荷發(fā)展適應(yīng)能力差。幾輪研判后，2015年5月，南方電網(wǎng)公司明確廣東采用東西組團(tuán)異步聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線。當(dāng)時(shí)廣東電網(wǎng)這張網(wǎng)還不夠大，直接異步很難。“小孩足夠強(qiáng)大才能自立門戶，過早把他趕出去，對(duì)他是傷害。電網(wǎng)也一樣。”林勇打了一個(gè)比方。

　　更直白地說，2016年時(shí)，廣東電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)負(fù)荷才剛剛過億。東西分區(qū)、異步聯(lián)網(wǎng)的方案核心問題在于并未增加廣東電網(wǎng)網(wǎng)架容量，而且由于物理規(guī)模的降低，對(duì)源荷分布荷結(jié)構(gòu)具有較高要求。加上近年來，東部電源建設(shè)的滯后導(dǎo)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(nèi)大規(guī)模海上風(fēng)電的發(fā)展、珠三角到期煤電退運(yùn)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(wǎng)方案難以適應(yīng)粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、能源資源發(fā)展的形勢(shì)和需求。

　　“林勇們”需要接著想辦法。一方面，廣州、深圳、東莞等負(fù)荷中心潮流穿越等問題嚴(yán)重限制了電網(wǎng)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(wǎng)架可靠性下降等問題，網(wǎng)架容量上也難以支撐區(qū)內(nèi)電力消費(fèi)增長和海上風(fēng)電等大規(guī)模清潔能源接入。

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

　　剩下的則是進(jìn)一步論證更多的細(xì)節(jié)。比如東西組團(tuán)異步聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)一步細(xì)化為將珠三角電網(wǎng)合理分成四個(gè)分區(qū)，中心處通過兩個(gè)柔直背靠背工程實(shí)現(xiàn)東西柔性互聯(lián)，最終通過控制系統(tǒng)的進(jìn)步，廣東電網(wǎng)形成異同步電網(wǎng)格局。

　　粵港澳大灣區(qū)外環(huán)工程也有需要論證的，比如應(yīng)該采用500千伏還是1000千伏交流電壓等級(jí)?這個(gè)問題在2015年時(shí)也基本有了定論。根據(jù)當(dāng)時(shí)《廣東電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃研究》顯示，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，廣東電網(wǎng)不宜采用特高壓交流構(gòu)網(wǎng)模式。

　　廣東目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃技術(shù)方案經(jīng)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(wǎng)方案成為廣東目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃方案。

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

　　2020年11月，南方電網(wǎng)公司批復(fù)廣東目標(biāo)網(wǎng)架系統(tǒng)方案論證研究報(bào)告，明確了系列重點(diǎn)工程及實(shí)施計(jì)劃。

　　接力棒交到基建人那里。

　　萬名建設(shè)者 奮戰(zhàn)1000多個(gè)日夜

　　1000多個(gè)日夜，10000多名建設(shè)者克服高溫酷暑、暴雨臺(tái)風(fēng)、復(fù)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(wǎng)公司基建部總經(jīng)理黃偉杰辦公室里有一張廣東電網(wǎng)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(biāo)網(wǎng)架主體工程的建成，現(xiàn)已變成實(shí)線。

　　“廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程時(shí)間緊、空間波及面大、涉及核心區(qū)又多，這給我們建設(shè)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(wǎng)方案后，工程建設(shè)的前期工作就已經(jīng)開始進(jìn)行。

　　“很多供電局提起工作，都是‘邊干什么邊干什么’，這個(gè)‘邊’字，代表并聯(lián)工作可能不止兩三項(xiàng)。時(shí)間確實(shí)非常緊張，兩個(gè)階段，18個(gè)工程，2023年12月30日前全部完成，而時(shí)間緊還意味著加班加點(diǎn)、主動(dòng)放棄節(jié)假日和周末去搶時(shí)間。”黃偉杰還講了一位老師傅何國強(qiáng)的例子：何國強(qiáng)當(dāng)時(shí)已經(jīng)58歲了，臨近退休，但還是第一時(shí)間響應(yīng)號(hào)召回到工程建設(shè)最前線。他曾經(jīng)參與過清遠(yuǎn)所有500千伏變電站的建設(shè)，他個(gè)人坦言，不想錯(cuò)過這次。在很多“何國強(qiáng)”的努力下，清遠(yuǎn)供電局僅用2個(gè)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(yuǎn)段、清城輸變電工程順利投產(chǎn)。

　　廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程的面鋪得很大，涉及12個(gè)地市，4年內(nèi)遇到的問題五花八門，可謂歷年來工程建設(shè)所遇問題的大薈萃。

　　比如鄰避效應(yīng)。粵港澳大灣區(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(duì)身邊建設(shè)這樣一個(gè)大型的電網(wǎng)工程有很大顧慮，比如可能存在的噪音。最終，廣東電網(wǎng)公司通過柔直變壓器水冷卻、戶內(nèi)布置等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)全站噪聲小于48.5分貝，相當(dāng)于人正常交談的音量。

　　還有水的問題。廣東河網(wǎng)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(shè)者始料未及。東莞供電局當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)現(xiàn)場協(xié)調(diào)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(gè)魚塘，站區(qū)基本是淤泥，地質(zhì)很復(fù)雜，這使我們南通道工程成為了國內(nèi)地基處理方案最復(fù)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(dāng)時(shí)某天晚上九時(shí)許在家中接到沿河作業(yè)面土壤開裂信息時(shí)的慌亂。“連夜開了30多公里的車到現(xiàn)場，相關(guān)人員立馬開會(huì)制定新的方案。”經(jīng)此一役，張熙也完成從土建新手到多面手的轉(zhuǎn)變。

　　廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程建設(shè)的難點(diǎn)還在于要在城市核心區(qū)對(duì)復(fù)雜電網(wǎng)動(dòng)刀子，這相當(dāng)于給心臟動(dòng)手術(shù)，騰挪轉(zhuǎn)移的空間非常小，僅僅是停電計(jì)劃，復(fù)雜程度都超出想象。

　　“復(fù)雜主要體現(xiàn)在時(shí)間太過緊張，所有工程卡點(diǎn)卡得非常死，所有停電環(huán)環(huán)相扣、相互影響，我們對(duì)網(wǎng)架、風(fēng)險(xiǎn)的分析已經(jīng)具體到每一天，一項(xiàng)停電變更會(huì)導(dǎo)致十幾項(xiàng)甚至幾十項(xiàng)停電變化，影響后續(xù)3—5個(gè)月的檢修安排，甚至對(duì)全年的投產(chǎn)進(jìn)度產(chǎn)生重大影響。”廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心(系統(tǒng)運(yùn)行部)方式策劃專責(zé)涂煉介紹，廣東電網(wǎng)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(gè)工程啟動(dòng)方案非常復(fù)雜、協(xié)調(diào)難度大。“這幾年電力供應(yīng)很緊張，保供壓力非常大。以前一個(gè)重點(diǎn)工程，我們做重點(diǎn)協(xié)調(diào)就好了，現(xiàn)在全線都是重點(diǎn)。”涂煉說，僅第二階段系列工程就涉及500千伏及以上關(guān)鍵設(shè)備停電超90余項(xiàng)，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(wǎng)公司汕尾供電局項(xiàng)目管理中心副總經(jīng)理兼項(xiàng)目經(jīng)理劉海鍵講過一個(gè)例子：在某條500千伏線路舊導(dǎo)線拆除過程中，發(fā)現(xiàn)該檔導(dǎo)線跨越了2條220千伏、1條110千伏線路，而這3個(gè)通道恰恰是深汕特別合作區(qū)所有供電線路。一旦全停，會(huì)直接導(dǎo)致深汕特別合作區(qū)全黑4天;但假設(shè)采用帶電拆除導(dǎo)線，舊導(dǎo)線又將直接掉落在下方線路地線上，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)極高。經(jīng)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(gè)南方電網(wǎng)供電區(qū)域也是首次運(yùn)用。

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

　　涂煉也提到了這種自豪感：“這是廣東電網(wǎng)公司制定的目標(biāo)，我們一定要?jiǎng)?wù)期必成。”也是這個(gè)過程中，廣東電網(wǎng)公司規(guī)劃、基建、調(diào)度等不同線條的建設(shè)者之間有了更多的配合，廣東電網(wǎng)公司與政府、公眾之間也有了更多協(xié)調(diào)，構(gòu)建了電力與公路、鐵路建設(shè)協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)機(jī)制，營造良好的外部建設(shè)環(huán)境，增進(jìn)了解的同時(shí)也練就新的本領(lǐng)。

　　解決“卡脖子” 獲得多項(xiàng)“第一”

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

　　粵港澳大灣區(qū)直流背靠背工程是世界上第一個(gè)把柔性直流用到解決系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面的項(xiàng)目。中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司專家委員會(huì)名譽(yù)主任委員李立浧認(rèn)為，“廣東電網(wǎng)變成一個(gè)異同步電網(wǎng)格局，對(duì)世界電網(wǎng)的發(fā)展具有很大意義。”

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

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

　　IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，被譽(yù)為電力電子裝置的“CPU”。時(shí)任廣東電網(wǎng)公司基建部總經(jīng)理的陸國俊現(xiàn)在還保留著一份聊天記錄，關(guān)于粵港澳大灣區(qū)直流背靠背工程IGBT器件國產(chǎn)化比例可否超過50%的討論。“我們團(tuán)隊(duì)翻閱了很多資料，當(dāng)時(shí)大家一直在思考能否借由這個(gè)工程推動(dòng)我國輸電高端設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主可控。”事實(shí)證明，這個(gè)選擇很正確。2021—2022年工程建設(shè)緊張時(shí)期，許多國外IGBT供貨商都出現(xiàn)了供應(yīng)鏈短缺情況，但是國產(chǎn)供貨量一直十分充足，保證了工程建設(shè)正常開展。

　　除此之外，廣東電網(wǎng)公司的技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)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(nèi)首次研制出了全國產(chǎn)柔性直流換流閥閥段，實(shí)現(xiàn)了柔性直流換流閥核心組件包括IGBT、電容器、IGBT驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)首次試用。

　　值得一說的還有大容量550千伏/8000安開關(guān)設(shè)備(GIS)。一直以來，大容量開關(guān)技術(shù)被少數(shù)幾家國外公司壟斷。此次聯(lián)合南網(wǎng)科研院、西開電氣、西安交通大學(xué)等多家單位和高校共同研制投運(yùn)的550千伏/8000安開關(guān)設(shè)備，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，也為開關(guān)設(shè)備的自主研發(fā)積累了可復(fù)制的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。

　　廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程建設(shè)中面臨的問題成了創(chuàng)新的契機(jī)。粵港澳大灣區(qū)外環(huán)東段、西段工程，是國內(nèi)首次在500千伏線路使用八分裂導(dǎo)線的工程。和四分裂或者六分裂相比，八分裂導(dǎo)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(qiáng)、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(nèi)首座貫穿全生命周期的三維場景智能運(yùn)維換流站。通過數(shù)字孿生三維技術(shù)，運(yùn)維人員可以不進(jìn)入閥廳，也能掌握設(shè)備所有細(xì)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(yùn)維人員的觀測(cè)視角，結(jié)合運(yùn)維各類數(shù)據(jù)與三維模型映射掛接，減少了反復(fù)數(shù)據(jù)查驗(yàn)工作，異常報(bào)警數(shù)據(jù)可快速提醒、形成報(bào)表，極大提高生產(chǎn)管理工作效率。

　　更不用說建設(shè)中那些一個(gè)又一個(gè)的突破?；浉郯拇鬄硡^(qū)柔直背靠背工程中的兩個(gè)換流站均采用了超大型構(gòu)件液壓同步提升技術(shù)，將上千噸的網(wǎng)架安裝至設(shè)計(jì)標(biāo)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(shí)間雨季也不會(huì)造成影響……這樣一個(gè)又一個(gè)的創(chuàng)新與成千上萬位建設(shè)者的接力奮斗，鑄就了廣東目標(biāo)網(wǎng)架工程的非凡。

　　雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。廣東目標(biāo)網(wǎng)架主體工程的建成只是又一個(gè)新的開始。廣東電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心(系統(tǒng)運(yùn)行部)調(diào)度部的小伙伴正在忙于更新知識(shí)，因?yàn)閺V東目標(biāo)網(wǎng)架工程的建成給現(xiàn)有調(diào)度管理模式帶來新的挑戰(zhàn)。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，從調(diào)管設(shè)備的數(shù)量來看，相比2021年，2023年廣東中調(diào)調(diào)管機(jī)組臺(tái)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(yù)計(jì)廣東中調(diào)調(diào)管設(shè)備的規(guī)模將進(jìn)一步增長。在廣東目標(biāo)網(wǎng)架下怎么保證電網(wǎng)安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，這是他們必須學(xué)習(xí)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(huì)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(huì)被解決，廣東這張電網(wǎng)會(huì)越來越好。

　　南網(wǎng)報(bào)記者 劉杰 通訊員 溫存