南方电网公司,业务管辖广东、广西、云南、贵州、海南五省区电网,算得上是网架结构最为复杂、驾驭难度最大的电网。五省区内,大多数地区地形复杂、微气象显著、自然灾害频发,对电网的安全稳定运行影响极大。在外界条件如此不利的情况下,电网建设、维护、运营等面临的挑战不可谓不大。
令人称奇的是,在如此巨大的挑战下,南方电网公司2002年底成立以来,南方电网一直安全运行至今。
探究南方电网在“天不时、地不利”的条件下如何创造令人匪夷所思的“传奇”,故事得从南方电网的科技创新工作说起。
被逼出来的70%自主化
作为国家重点工程、南方电网“十一五”西电东送重点电网建设工程,±500千伏西起贵州兴仁,东至广东深圳的二回直流输电线路(以下简称“贵广二回”),全长1225千米,输送容量为双极300万千瓦,约占“十一五”南方电网计划新增西电东送输送容量的1/4,是黔电送粤的第二条直流大通道,工程的重要性不言而喻。
2007年12月,作为我国第一个±500千伏直流输电线路自主化依托工程——贵广二回正式投入试运行,标志着黔电送粤新增一条“大动脉”,更重要的是,我国已经掌握了高压直流输电的相关技术、其自主化已达到70%。
南方电网公司董事长、党组书记赵建国多次表示:“作为关系国家能源安全、国民经济命脉和国计民生的国有骨干企业,南网有责任有义务担负起自主创新的重任,有能力有条件做自主创新的表率。”
“就是这么一个简单的数字(70%),是我们南网人不分白天黑夜、没有周末休息,用了近4年的时间换回来的,也是在国内外各方压力下,给逼出来的。”南方电网科学研究院有限责任公司直流输电技术研究所副所长李岩语气有些激动地说。
李岩所说的国内外的压力,一方面外国企业对中国高压直流输电技术的垄断,购买技术费用高昂;而另一方面,国家发改委下“死命令”,依托贵广二回工程,自主化必须达到70%以上。
据记者了解,由于在远距离、大容量输电方面,直流输电具有交流输电不可替代的优越性,按同电压测算,在输电距离超过600~800千米后,直流输电的技术经济要大大高出交流输电。
正因如此,技术上的优势促成了直流输电在世界范围内获得青睐。预测表明,到2020年,我国将有10多项直流输电工程上马,建设这些直流系统投资总额高达上千亿元。
不过,与广阔市场前景极不协调的是,2004年前我国在±500千伏直流输电系统研究、成套设计和关键设备制造等核心技术方面自主化程度不高。“由于直流输电工程技术难度高,其系统研究、成套设计、换流阀和控制保护设备的供货,一直被以西门子为代表的外国公司所把控,关键技术无法实现国产化,使我国在高压直流输电项目上付出昂贵的代价。”李岩说。
2004年8月,国家发展改革委决定,把即将开工的贵广二回工程作为直流输电自主化依托项目,全面实现直流系统设计、换流站设备成套设计和直流工程设计自主化和设备制造本地化,综合国产化率必须到达70%以上的目标。
近4年多的科研攻关,投资79亿元、自主建设的贵广二回工程于2007年12月投产运行。
该工程首次建立了高压直流系统集成技术体系,实现了系统研究、成套设计、控制保护系统试验、站系统调试及系统调试自主化目标,实现了成套设计全面自主化,打破了外国公司长期的技术垄断。
据了解,由于我方掌握了核心技术,直接节约工程费用约1.15亿元,节约后续特高压和高压直流工程成套设计投资约3.2亿元,其经济效益在日后的工程中逐步显现。
依托贵广二回项目,南方电网公司申报的“高压直流输电工程成套设计自主化技术开发与工程实践”作为动力与电气专业组项目获得今年国家科学技术进步奖一等奖,是电力行业唯一获得一等奖的项目。
人才是发展的根基
贵广二回项目的自主化大幅提高,是10年来南方电网科技创新工作的一个缩影,更是10年来南方电网安全运行的“奥秘”所在,而人才培养与人才储备,是科技创新的动力源泉。
“一流的人才队伍对科技创新工作的重要性不言而喻,有了人才,就有了一切。”南网科研院董事长余建国告诉记者。
由于南方电网规模的快速扩大,带来了诸多挑战,尤其是交直流混合大电网的安全稳定控制、特高压直流系统的建设与运行、电网抵御极端自然灾害、500千伏海缆的建设与运维等是公认的世界级难题。
面对如此多的技术难关,南方电网公司的科研攻关方向就是,紧密围绕技术需求,攻克了电网规划、建设、运营等方面的一系列技术难关,保障南方电网在建或已建的重大工程的顺利投产与稳定运行,为南方电网的快速发展提供了重要的技术支撑。
南方电网公司10年来在直流输电等技术领域辛勤耕耘,逐步培养了一支“勇攀高峰、不断突破、树立自主技术品牌”的技术研发团队。
这支团队不但吸引了国内学子的加入,还吸引了海外高端人才的加入,2009年加入南方电网的董旭柱就是慕名回国的科研人员之一。在此之前,他先后在美国电力科学研究院咨询公司(EPRISolutions)和两家跨州电力公司FirstEnergy和ProgressEnergy任部门总工程师和首席工程师,在智能电网领域积累了丰富的经验。
近年来,南方电网明确把加强科技人才队伍建设作为科技创新工作的着力点,目前南方电网公司拥有2名工程院院士,1名国家“千人计划”专家,1名“新世纪百千万人才工程”国家级人选,80名享受政府特殊津贴专家,以及22名技术专家和264名助理技术专家,科技研发人员达到1200余人。
据了解,整个“十一五”期间,南方电网公司科研投入累计达54.3亿元,从2006年的6.52亿元增加到2010年的15.76亿元,年均增长24.7%;构建了以南网科研院、各省区电力科学(试验)研究院与专业技术部门为科研主体,与国内重点院校、科研机构、设备厂家等紧密合作的开放式研发体系;相继制定完善了科技管理办法、知识产权管理办法、奖励管理标准等制度,形成了科技管理制度体系。
创新永无止境
展望“十二五”,南方电网并没有停下创新的步伐。
南方电网公司牵头承担的“十一五”国家科技支撑计划特高压直流输电关键技术与系统集成项目,开展了特高压直流系统的安全稳定控制、过电压绝缘配合方法、电磁环境指标和外绝缘配置要求的创新性研究,建立了特高压直流输电关键技术体系,首次提出了特高压直流工程的技术规范。
现已建成的我国第一条±800千伏特高压直流输电的云广工程,已完全实现技术自主化。
该工程投运一年多来,各项技术指标与研究结论完全相符,全面验证了特高压直流技术的研究成果,表明我国已掌握了特高压直流系统集成和整体解决方案,在特高压直流研究、设计、设备制造和建设管理等各个方面达到国际先进水平。
南方电网日趋完善、更加成熟的直流输电技术,已成为促进西电东送战略实施、实现电网跨越式发展的“助推器”。2011年糯扎渡电站送电广东±800千伏直流输电工程和溪洛渡右岸电站送电广东±500千伏同塔双回直流输电工程相继开工。
近年来,南方电网对科技创新的不断努力,结出了丰硕的果实。
在交直流并联大电网运行、高压直流输电技术集成应用、柔性交流输电、超导应用等领域掌握了一批核心技术,取得了一批国际先进、拥有自主知识产权的科研成果。
例如,多直流协调控制系统在世界上首次实现了大电网广域闭环控制,深圳兆瓦级电池储能站实现了我国大容量储能集成应用技术的新突破,东莞投运了世界上容量最大、技术指标国际领先的静止无功补偿STATCOM。
南方电网公司近年来的科研成果并不据为己有,而是积极推广至全国电力行业,南网科研院储能研究室主任陆志刚博士介绍,如果把兆瓦级的储能设备应用在风电领域,就可以避免因风力发电的不稳定性而对电网造成潜在的危险。
除此之外,储能设备的研发、无功补偿STATCOM等装置都有在全国、甚至世界范围内推广的价值。
近年来,南方电网公司累计牵头完成国家级科技项目23项,获得中国电力科学技术奖56项、专利231项,还牵头完成14项国际、国家、行业标准的编制,2009年被国资委、科技部和中华全国总工会认定为“国家创新型企业”。
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