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【综述】银缆笑傲官厅水 柔直塔架掀绿波——记中国能建华北院开展±500千伏张北柔直工程设计
来源:华北院 作者:金明、韩韡 发布日期:2019-11-28 浏览次数: 字号:[ ]
  初冬的官厅水库,横跨水面的丝丝银线串联起湖心和两岸的铁塔,与毗邻的京张高铁彩虹桥遥相呼应。

  1115日,随着张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程(以下简称“张北柔直工程”)官厅水库跨越段最后一相导线紧线完毕,由中国能建规划设计集团华北院承担设计的该工程关键标段全线贯通。

 

  建世界之最,谱电网新篇

  张北柔直工程是世界首个柔性直流电网工程,也是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程,额定电压±500千伏,建设666公里±500千伏直流输电线路,新建张北、康保、丰宁和北京4座换流站,总换流容量900万千瓦,汇集了大规模风电、光伏、储能、抽蓄等多种形态能源输送方式,具有更好的经济性与灵活性。

  同时,张北柔直工程可满足河北张家口地区新能源送出和北京市接纳新能源电量的需要,并支撑2020年北京低碳绿色冬奥会全清洁能源供电,对贯彻落实我国能源转型与绿色发展决策部署,加强电网等基础设施网络建设,推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系将起到科技引领示范作用。

  华北院承担勘测设计任务的程怀来县石家营至北京换流站线路,全长50.755公里,是全线路径最复杂、技术难度最大、工程量最大的设计标段,其中的官厅水库跨越段,更是全线的核心控制工程。

  为进一步深耕柔性直流输电技术这片“新大陆”,华北院不断摸索先进的设计理念、探寻合理的技术方案,自2017年年初中标,即刻组织精干力量,全力以赴投入设计。设计团队每天在会议室共同优化指标,探讨方案至深夜,回家后再继续整理提资,结束工作常常已是第二天清晨,八点又准时集结继续设计,用辛勤和汗水,在冀北燕山群间、官厅水畔“同舟共济”,谱写输变电业务新篇章。

  琢最佳方案,绘绿水青山

  官厅水库是新中国成立后建设的第一座大型水库,是北京重要水源地。这里风大、水深,设计施工条件异常复杂,线路需要避让水库两岸规划区、躲避沿岸大量风机、考虑对京张高铁的安全距离,更需要确保对水体零污染、零排放。

  秉持“绿色环保”设计理念,华北院与业主等单位多次论证了线路方案。官厅水库北部的燕山山势险峻,荆棘丛生,终勘定位工作又恰逢夏季,蚊虫横飞,设计人员每天要在一人多高的荆棘丛中穿梭。身上被荆棘划破,不等结痂,第二天继续披荆斩棘;山高路滑,膝盖摔伤积液,敷上膏药,绑上绷带,再向虎山行。

  历时两年,华北院电网工程事业部设计团队最终确定了路径和本体设计方案,并先后完成了防洪影响评价、通航影响评价、湿地公园评估、水污染防治方案等评估报告,获得相关部门批复。

  官厅水库跨越段有两基铁塔位于库区水体中,塔基处最大水深8.5米,离岸450米。为了最大程度减小塔基建设对水质的影响,华北院设计采用的高桩承台基础、钢栈桥施工道路、桩基施工围堰加护筒等本体设计及水污染防治补救方案,获得水务专家高度肯定,实现了守护一汪清水的目标。

  探柔直前沿,攀技术高峰

  相对于传统技术,柔性直流输电技术运行控制灵活、智能化程度高,能够提升电力系统稳定性,支撑“弱送端”条件下新能源的接入与规模送出,提高配电网可靠性和灵活性,在偏远地区和海上新能源并网、异步电网互联、城市供电等应用领域具有独特优势,是当今世界最先进的输电技术。

  与此同时,基于柔性直流输电技术构建的直流电网,可实现多电源供电、多落点受电和新能源孤岛接入,具有更好的经济性与灵活性,能够将风电、光伏、抽水蓄能与负荷中心直接连接,构成多种形态能源灵活互补的能源互联网,通过多源接入和多能互补,可有效平抑新能源波动性。

  张北柔直工程的核心技术和关键设备均为国际首创,工程将创造12项世界第一,并在世界上率先研究直流电网技术,首次建设四端柔性直流环形电网,把柔性直流输电电压提升至±500千伏,单换流器额定容量提升到150万千瓦,首次研制并应用直流断路器、换流阀、控制保护等直流电网关键设备。

  乘着东风,华北院采取了如单双回路混合架设、金属回流线与极导线同塔并架、三维精细化间隙校核、多样化塔型设计等新技术,走向“蓝海”。

  据悉,张北柔直工程投产后,每年最多可为北京电网注入100亿千瓦时的清洁能源,相当于北京全社会年用电量的1/10。目前,各项工作已进入收尾阶段,一个刷新世界纪录的标志性工程将再次镌刻下华北院的名字。




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