广东目标网架工程全面建成
发表时间：2024-07-15 12:35:42 来源：工程施工
2023年12月30日，广东目标网架工程全面建成。这标志着长期困扰广东电网运行的短路电流超标、交直流相互影响、大面积停电风险三大问题得到一定效果解决。广东省东西部电力互济能力由400万千瓦提升至1000万千瓦，广东省电力供应能力升至3亿千瓦，是原来的两倍以上，为广东省新型电力系统和新型能源体系建设创造了很好的物质基础，将有力地保障广东经济社会持续健康发展的用电需求，支撑广东走在全国前列。
粤港澳大湾区500千伏外环东段工程建设过程中，高空作业人员在八分裂导线上安装间隔棒。 张广省 摄
10年间，他们反复论证、争论。4年间，他们以单位为家，不分假日、昼夜不舍，把过去在大多数情况下要一代人青春完成的工程，用4年时间就建成了。十余年里，他们用创新游走于技术的“无人区”，破解一个又一个难题，拿下一个又一个世界第一、全国首个。
他们用智慧与汗水在岭南大地浇灌出这张容量充足、结构清晰、运行高效、事故可控的“非凡”的电网主网架，他们理应骄傲。
敢为人先求突破，编制三类技术路线个技术方案，多轮研究、专家咨询、研讨辩论、广泛征求意见，“基于500千伏湾区外环柔性直流互联”技术方案终出炉
“工程几近完美。广东电网进入合理分区、柔性互联、安全可控、开放互济的新阶段。”当广东电网公司二级领军专业方面技术专家林勇亲眼看到广东目标网架工程仅用4年时间全面建成时，他抑制不住内心的激动。
2000年到2010年是广东电网快速的提升的10年。到2010年，短路电流超标等问题若隐若现，广东电网原有内外环网结构变得模糊，广东电网公司主动开启目标网架重点课题研究，多思路、多方案比选，这一讨论就是10年。其间，广东电网受入直流规模持续不断的增加，海上风电等清洁能源建设大规模启动，柔性直流等技术也获得长足进步，广东电网发展迎来新的挑战与机遇。
2010年提出的500千伏“虚拟分区多核心分布互联”构网模式，缺点在于不满足分层分区规划原则，对电源、负荷发展适应能力差。几轮研判后，2015年5月，南方电网公司明确广东采用东西组团异步联网技术路线。当时广东电网这张网还不够大，直接异步很难。“小孩足够强大才能自立门户，过早把他赶出去，对他是伤害。电网也一样。”林勇打了一个比方。
更直白地说，2016年时，广东电网统调负荷才刚刚过亿。东西分区、异步联网的方案核心问题就在于并未增加广东电网网架容量，而且由于物理规模的降低，对源荷分布荷结构具有较高要求。加上近年来，东部电源建设的滞后导致广东东西等断面的电力交换仍维持在较高水准。广东省内大规模海上风电的发展、珠三角到期煤电退运等外部条件更增加了系统潮流的不确定，让单纯的异步联网方案难以适应粤港澳大湾区经济社会、能源资源发展的形势和需求。
“林勇们”需要接着想办法。一方面，广州、深圳、东莞等负荷中心潮流穿越等问题严重限制了电网的互联互通能力，分区需求特别迫切。另一方面，直接分区又可能引发网架可靠性下降等问题，网架容量上也难以支撑区内电力消费增长和海上风电等大规模清洁能源接入。
于是有了为分区构网提供支撑，在负荷中心拉开电气距离同时通过湾区外环在相对外围位置联络的方案。此方案不但可以解决短路电流超标等问题，保证网架可靠性，还能作为东西区间电力互济和事故支援通道，避免潮流在负荷中心线路穿越、重叠，提升网架容量至必需水平。
剩下的则是进一步论证更多的细节。比如东西组团异步联网，进一步细化为将珠三角电网合理分成四个分区，中心处通过两个柔直背靠背工程实现东西柔性互联，最终经过控制系统的进步，广东电网形成异同步电网格局。
粤港澳大湾区外环工程也有需要论证的，比如应该采用500千伏还是1000千伏交流电压等级?这样的一个问题在2015年时也基本有了定论。根据当时《广东电网目标网架规划研究》显示，经技术经济综合比较，广东电网不宜采用特高压交流构网模式。
广东目标网架规划技术方案经过了20182019年将近两年的多轮研究、专家咨询、研讨辩论、广泛征求意见，最终于2019年8月敲定下来，基于500千伏湾区外环的柔性直流互联网方案成为广东目标网架规划方案。
“中间有太多争论了，有的人觉得是否非得这么做?但是广东电网发展到今天，我们很有必要考虑，在饱和负荷下它应该是一张什么网?”林勇认为这代电网人的“心病”，就应该这代电网人解决，“不能等到连手术的条件都没有了才去动手。”
2020年11月，南方电网公司批复广东目标网架系统方案论证研究报告，明确了系列重点工程及实施计划。
1000多个日夜，10000多名建设者克服高温酷暑、暴雨台风、复杂地形、交叉跨越等困难，建成2座柔直背靠背换流站，2000余公里500千伏输电线路
广东电网公司基建部总经理黄伟杰办公室里有一张广东电网的线路图。由于还没有来得及替换新的，图上那些表示未来的虚线，随着广东目标网架主体工程的建成，现已变成实线。
“广东目标网架工程时间紧、空间波及面大、涉及核心区又多，这给我们建设者出了非常多难题。”黄伟杰说。
2019年8月敲定下基于500千伏湾区外环的柔性直流互联网方案后，工程建设的前期工作就慢慢的开始进行。
“很多供电局提起工作，都是边干什么边干什么，这个边字，代表并联工作可能不止两三项。时间确实非常紧张，两个阶段，18个工程，2023年12月30日前全部完成，而时间紧还意味着加班加点、主动放弃节假日和周末去抢时间。”黄伟杰还讲了一位老师傅何国强的例子：何国强当时已经58岁了，临近退休，但还是第一时间响应号召回到工程建设最前线。他曾经参与过清远所有500千伏变电站的建设，他个人坦言，不想错过这次。在很多“何国强”的努力下，清远供电局仅用2个半月就完成了清城变电站用地手续的办理，创下了该地区用地手续办理历史最快速度，也保证了粤港澳大湾区外环清远段、清城输变电工程顺利投产。
广东目标网架工程的面铺得很大，涉及12个地市，4年内遇到的问题五花八门，可谓历年来工程建设所遇问题的大荟萃。
比如邻避效应。粤港澳大湾区中通道柔直背靠背工程选址在广州市增城区，换流站东北85米处就是居民小区，居民对身边建设这样一个大型的电网工程有很大顾虑，比如有几率存在的噪音。最终，广东电网公司通过柔直变压器水冷却、户内布置等多种技术实现全站噪声小于48.5分贝，相当于人正常交谈的音量。
还有水的问题。广东河网密集，无论是铁塔还是变电站，总是免不了与水打交道。即便如此，粤港澳大湾区南通道工程站址三面环水依然让建设者始料未及。东莞供电局当时负责现场协调工作的张熙回忆起来仍觉得头很大。“它原来是两大两小4个鱼塘，站区基本是淤泥，地质很复杂，这使我们南通道工程成为了国内地基处理方案最复杂、桩基使用类型最多的柔性直流换流站工程。”现在张熙还记得当时某天晚上九时许在家中接到沿河作业面土壤开裂信息时的慌乱。“连夜开了30多公里的车到现场，有关人员立马开会制定新的方案。”经此一役，张熙也完成从土建新手到多面手的转变。
广东目标网架工程建设的难点还在于要在城市核心区对复杂电网动刀子，这相当于给心脏动手术，腾挪转移的空间非常小，仅仅是停电计划，复杂程度都超出想象。
“复杂大多数表现在时间太过紧张，所有工程卡点卡得非常死，所有停电环环相扣、相互影响，我们对网架、风险的分析已经具体到每一天，一项停电变更会导致十几项甚至几十项停电变化，影响后续35个月的检修安排，甚至对全年的投产进度产生重大影响。”广东电网公司电力调度控制中心(系统运行部)方式策划专责涂炼介绍，广东电网连接太紧密，地又非常少，只能借用原来的线路、廊道，同塔共架的情况很多，整个工程启动方案很复杂、协调难度大。“这几年电力供应很紧张，保供压力非常大。以前一个重点工程，我们做重点协调就好了，现在全线都是重点。”涂炼说，仅第二阶段系列工程就涉及500千伏及以上关键设备停电超90余项，停电总工期超3200天，占全年500千伏停电工期60%以上。
广东电网公司汕尾供电局项目管理中心副总经理兼项目经理刘海键讲过一个例子：在某条500千伏线路旧导线拆除过程中，发现该档导线千伏线个通道恰恰是深汕特别合作区所有供电线路。一旦全停，会直接引发深汕特别合作区全黑4天;但假设采用带电拆除导线，旧导线又将直接掉落在下方线路地线上，作业风险极高。经过几轮省、地公司专家专题研讨，最后采用增加一基耐张塔、500千伏楔形线夹等手段解决了问题，该楔形线夹在整个南方电网供电区域也是首次运用。
所有这些只是九牛一毛，环境复杂、施工难度系数大等工程中总会遇到的问题全部在广东12个地市遍地开花又圆满解决，广东电网公司各供电局的协调能力令黄伟杰感到自豪。“其实很长时间里我的手机没多少个(广东目标网架工程)群，很多问题在供电局层面就解决掉了，各个供电局都是派最优秀的人做广东目标网架工程。”
涂炼也提到了这种自豪感：“这是广东电网公司制定的目标，我们肯定要务期必成。”也是这样的一个过程中，广东电网公司规划、基建、调度等不同线条的建设者之间有了更多的配合，广东电网公司与政府、公众之间也有了更多协调，构建了电力与公路、铁路建设协调联络机制，营造良好的外部建设环境，增进了解的同时也练就新的本领。
解决柔性直流换流阀关键元器件、零部件依赖进口“卡脖子”难题，攻克多直流馈入负荷中心复杂大电网异同步互联技术难题大国重器圆满落地，关键技术自主可控，获得多项“世界第一、全国首个”
粤港澳大湾区直流背靠背工程是世界上第一个把柔性直流用到解决系统安全稳定运行方面的项目。中国工程院院士、南方电网公司专家委员会名誉主任委员李立浧认为，“广东电网变成一个异同步电网格局，对世界电网的发展具有很大意义。”
不同于以前的纯交流电网，也不同于以往通过直流背靠背将两个电网隔开的异步电网，由于控制管理系统的创新，广东电网形成的异同步电网格局，意味着南方电网公司在世界上首次攻克了多直流馈入负荷中心复杂大电网异同步互联技术难题。
装备方面，粤港澳大湾区直流背靠背工程首次实现工程应用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)器件国产化比例大幅度的提高至50%，也在国内首次实现完整的换流单元100%使用国产IGBT，完全解决以往工程中IGBT进口依赖的难题。
IGBT是能源变换与传输的核心器件，被誉为电力电子装置的“CPU”。时任广东电网公司基建部总经理的陆国俊现在还保留着一份聊天记录，关于粤港澳大湾区直流背靠背工程IGBT器件国产化比例可否超过50%的讨论。“我们团队翻阅了很多资料，当时大家一直在思考能否借由这个工程推动我们国家输电高端设备实现自主可控。”事实上，这个选择很正确。20212022年工程建设紧张时期，许多国外IGBT供货商都出现了供应链短缺情况，但是国产供货量一直十分充足，保证了工程建设正常开展。
除此之外，广东电网公司的技术攻关团队在直流电容器、二次板卡芯片等别的核心部件上狠下功夫，在国内首次研制出了全国产柔性直流换流阀阀段，实现了柔性直流换流阀核心组件包括IGBT、电容器、IGBT驱动板、二次板卡芯片的完全自主可控，并在粤港澳大湾区直流背靠背工程实现首次试用。
值得一说的还有大容量550千伏/8000安开关设备(GIS)。一直以来，大容量开关技术被少数几家国外公司垄断。此次联合南网科研院、西开电气、西安交通大学等多家单位和高校共同研制投运的550千伏/8000安开关设备，不仅填补了国内空白，也为开关设备的自主研发积累了可复制的技术与经验。
广东目标网架工程建设中面临的问题成了创新的契机。粤港澳大湾区外环东段、西段工程，是国内首次在500千伏线路使用八分裂导线的工程。和四分裂或者六分裂相比，八分裂导线不但可以降低电流密度及线路损耗，还能够更好的降低输电线路的表面场强、无线电干扰及可听噪声，有效提升输电线路的送电能力。
南通道工程500千伏南粤背靠背换流站还是国内首座贯穿全生命周期的三维场景智能运维换流站。通过数字孪生三维技术，运维人能不进入阀厅，也能掌握设备所有细节，包括多层阀组的温度及参数。南通道工程的阀厅三维系统首次采用的视角切片法，可满足运维人员的观测视角，结合运维各类数据与三维模型映射挂接，减少了反复数据查验工作，异常报警数据可快速提醒、形成报表，极大提高生产管理工作效率。
更不用说建设中那些一个又一个的突破。粤港澳大湾区柔直背靠背工程中的两个换流站均采用了超大型构件液压同步提升技术，将上千吨的网架安装至设计标高位置;中通道工程的阀厅屋顶采用了虹吸式排水，即使遇到长时间雨季也不会造成影响这样一个又一个的创新与成千上万位建设者的接力奋斗，铸就了广东目标网架工程的非凡。
雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。广东目标网架主体工程的建成只是又一个新的开始。广东电网电力调度控制中心(系统运行部)调度部的小伙伴正在忙于更新知识，因为广东目标网架工程的建成给现有调度管理模式带来新的挑战。
据统计，从调管设备的数量来看，相比2021年，2023年广东中调调管机组台数增加27.6%，线年底前，预计广东中调调管设备的规模将进一步增长。在广东目标网架下怎么保证电网安全可靠、优质经济地运行，这是他们必学习的。
世间从来就没一次性解决所有问题的完美方案。新问题总会到来，“无人区”总要有人闯。我们始终相信，只要保有创新的热情与能力，问题总会被解决，广东这张电网会慢慢的好。
中国电力网于1999年正式上线运行，是中国电力发展促进会主办的全国性电力行业门户网站。