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装备自主化·典型企业经验总结之三
贵广二回,我国直流输电自主化建设的一座里程碑
──南方电网、西电、许继依托国家重点工程在直流输电领域自主化经验总结
从我国高压直流输电起步时起,国家就积极组织直流输电设备的国产化,取得了长足进步,但对于长距离、大容量直流输电工程,由于技术难度高,其系统研究、成套设计、换流阀和控制保护设备的供货一直以外方为主,关键技术一直无法实现国产化。为了打破跨国公司技术、供货渠道垄断,国家发展改革委要求以贵州―广东±500kV第二回直流工程(以下简称贵广二回直流工程)作为直流输电工程设备国产化的依托工程,实现直流输电关键技术全面跨越。
在有关部门对直流输电技术自主化政策的引导下,中国南方电网有限责任公司(以下简称南方电网公司)联合西安电力机械制造公司(以下简称西电公司)、许继电气股份有限公司(以下简称许继)等国内制造企业对贵广二回直流工程进行攻关。通过自主创新,国内企业在直流系统研究、设计、试验和设备集成方面的能力获得了显著提升。主要表现在:
一是国内研究、设计、制造能力得到了较大的提高。在贵广二回直流工程中,系统研究、成套设计、直流控制保护设备、换流阀、站调试和系统调试100%由中方完成。换流变压器57%由中方制造,平抗67%由中方制造,晶闸管75%由中方供货。
二是南方电网公司具备了直流工程系统研究、成套设计及系统调试能力。实现了中方自主分包采购模式的过渡和起步,具备了独立设计,分标采购,独立建设的能力。建成了国内最大规模的电网实时仿真系统和世界上最大规模的交直流混合实时仿真电网模型。
三是西电公司实现了国内首次独立自主提供整个极的±500kV换流阀设备,拥有了换流阀的完整设计、生产、试验基础平台。
四是许继通过引进国际领先的光控换流阀技术,承担了贵广二回直流工程50%的换流阀的制造,建成了我国第二个直流输电换流阀国产化基地。初步具备了柔性交流输电设备的设计、制造和试验能力。此外,许继还建成了直流控制保护和换流阀生产线和出厂试验系统。
五是形成了以南方电网公司技术研究中心为核心,设计院、企业、研究院所、试验单位共同参与的中方协作工作体系,形成了与国内设备制造、工程设计相衔接的工作接口关系,逐步拥有了直流自主知识产权的专利技术。
作为我国直流输电领域的第一项自主化依托工程,外国公司第一次在此领域成为"配角",贵广二回也成就了我国重大技术装备自主化依托工程的经典案例。在此过程中,用户和制造企业也积累了贵的经验。这些经验可以集中概括为"项目组织型"管理模式和"三个注重"。
一、"项目组织型"管理模式
南方电网公司采用"项目组织型"管理模式,将设计院、西电公司、许继集团等国内直流设计、制造的骨干力量组织起来,进行集中工作。同时请德国西门子公司技术专家在集中工作期间进行技术转让和技术培训,为各项工作提供第一时间的技术支持。这种模式的特点主要表现在:既重视自主化独立工作、又注重利用外方的技术支持,以保证技术方案的合理可靠;既重视设计优化,又重视总结以往工程的经验,以保证设计方案的继承性,适合南方电网的特点;既重视业主的研究、设计,又重视充分发挥制造厂的作用,加快工程进度。这样锻炼了中方队伍,积累了经验,又保证了工程质量。
二、注重自主创新,充分发挥企业的创造性
在自主化工作中,中方企业发挥创造性,在引进消化技术的前提下,积极进行自主创新,促使核心技术进一步升级。贵广二回直流工程在以往工程经验的基础上,对直流工程设计的电气一次、控制保护和土建等各个方面进行了进一步的优化。
三、注重独立自主开展工作
在贵广二回直流工程系统研究中,30多个系统研究项目中绝大部分由中方独立完成,由外方提供必要的技术支持。
在换流阀设计、生产、试验的全过程中,西电公司处处体现出自主化的思想,换流阀生产的全过程中每一步骤、每一环节,都强调由中方实实在在的"以我为主",将外援放到次要的地位。既考验中方自主化的程度,也提高了自主化能力。
在控制保护设备的厂内试验中,许继根据以往直流工程经验,中方独立设计了试验大纲,完成各项厂内试验,没有要求外方提供进一步的技术支持。
四、注重系统性,全面掌握研究的方法
贵广二回直流工程自主化目标是在以往直流工程技术引进的基础上逐步达到的。依托本工程建设,中方全面引进了超高压、大容量、远距离直流输电工程的系统研究、成套设计核心技术、直流控制保护系统和换流阀的核心制造技术等,在技术引进过程中,中方不但重视引进设备,更重视对软件资源的引进,对研究方法的引进,把握核心技术,在学习的基础上开展工作。
在以往直流工程的技术积累基础上,通过贵广二回直流工程的自主化实践,相关企业在直流输电技术人才培养、技术引进、消化吸收、核心技术自主创新、设备制造、工程管理及技术协调方面取得了一系列的突破,设备制造自主化的能力实现了从量变到质变的飞跃,为±800kV直流输电工程自主化积累了经验,创造了条件,为直流输电工程自主化的可持续发展奠定了基础。
关键词:直流输电
直流输电是指将一个交流网络的电能转换为直流电流(整流),通过直流线路输送到系统的另一端,再将直流电能反过来变为交流(逆变),送到另一交流网络。
直流输电与交流输电相比,其特点是:(1)输送容量大;(2)输送功率的大小和方向可以快速控制和调节;(3)直流输电系统的投入不会增加原有电力系统的短路电流容量,也不受系统稳定极限的限制;(4)直流架空线路的走廊宽度约为交流线路的一半,可以充分利用线路走廊的资源;(5)直流电缆线路没有交流电缆线路中电容电流的困扰,没有磁感应损耗和介质损耗,基本上只有芯线电阻损耗,绝缘电压相对较低;(6)直流输电工程的一个极发生故障时另一个极能继续运行,且可充分发挥其过负荷能力,即可以不减少或少减少输送功率损失;(7)直流本身带有调制功能,可以根据系统的要求作出反应,可以对机电振荡产生阻尼,可以阻尼低频振荡,从而提高电力系统暂态稳定水平;(8)能够通过换流站的无功功率控制调节系统的交流电压;(9)大电网之间通过直流输电互联(如背靠背方式),两个电网之间不会互相干扰和影响,且可迅速进行功率支援等。
我国从1979年开始,自行研制舟山±100kV直流输电成套设备,1985年正式投运,至今运行良好。但从全球市场占有率来讲,直流输电设备由两大跨国公司ABB和SIEMENS所主导。1984年,国家批准建设我国第一条葛洲坝―上海±500kV高压直流输电工程,20世纪90年代,随着三峡电力外送和西电东送的需要,我国开始大量建设±500kV高压直流输电工程,但三峡―常州之前的高压直流输电工程(不含舟山、嵊泗、灵宝工程),都由ABB和SIEMENS两家公司成套或为主成套相关设备。目前,通过国产化依托工程,技术引进和消化吸收,国内形成了系统设计以网联、西高所、南网技术研究中心代表,设备制造以西电公司、西安电力电子所、许继、南瑞继保、特变电工、保变为代表的企业,±500kV超高压直流输电工程的国产化率已达到70%以上。
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