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中國能源報:科技賦能 持續創(chuàng )新 中國能建華北院諧振治理技術(shù)之路

  建立支撐清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型能源體系,是能源領(lǐng)域發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重中之重。“十四五”以來(lái),以新能源為主力電源的綜合能源大基地成為主要開(kāi)發(fā)模式,新型電力系統的高比例可再生能源和高比例電力電子設備“雙高”特性日益凸顯,在大規模新能源通過(guò)特高壓通道外送、新能源打捆火電等送端系統中,寬頻振蕩問(wèn)題是影響系統安全穩定運行的關(guān)鍵因素之一。

  日前,中國能建華北院中標托克托發(fā)電有限責任公司百萬(wàn)千瓦新能源打捆外送項目次同步諧振治理工程EPC總承包工程。該項目開(kāi)創(chuàng )了次同步諧振研究在風(fēng)電+火電+串補領(lǐng)域的新篇章,標志著(zhù)華北院次同步諧振治理總承包業(yè)務(wù)從傳統的“火電+串補”模式成功進(jìn)階至“新能源+火電+串補”模式。

  華北院諧振治理研究團隊從1994年的次同步諧振(振蕩)起步,到2024年的寬頻振蕩研究,整整走過(guò)30個(gè)年頭。合抱之木,生于毫末,30年的諧振治理技術(shù)攻關(guān)之路,也是華北院30載創(chuàng )新發(fā)展的生動(dòng)縮影。

  一、石以砥焉,太行絕壁一鑿穿

  20世紀80年代,華北院提出規劃在托克托建設大型火電廠(chǎng),通過(guò)4回500kV線(xiàn)路加串聯(lián)電容補償的方式,輸送600萬(wàn)到700萬(wàn)千瓦裝機容量。在我國能源版圖上寫(xiě)下了“西電東送”的重要一筆。

  如何確保電力既要送得出、系統又能安全穩定運行?描繪著(zhù)托克托電廠(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng):托電)大型煤電基地美好圖景的同時(shí),華北院把實(shí)現托電大容量、遠距離、安全經(jīng)濟的電力輸送設為科技攻關(guān)的重點(diǎn)方向。1994年,華北院?jiǎn)?dòng)“串補輸電及抑制嚴重次同步諧振技術(shù)研發(fā)及應用”專(zhuān)題研究。隨著(zhù)研究的深入,華北院意識到托克托電廠(chǎng)加串補送出可能會(huì )引起嚴重的次同步諧振問(wèn)題。

  國家電網(wǎng)公司和大唐集團多次邀請多家國外著(zhù)名的跨國公司進(jìn)行風(fēng)險評估、抑制治理措施的研究討論,從為數不多的治理措施中逐漸聚焦到GE公司的阻塞濾波器方案,華北院作為業(yè)主工程師全程參與,成為國內最早提出利用阻塞濾波器解決次同步諧振并開(kāi)展研究的電力咨詢(xún)企業(yè)。

  托電采用的串補加阻塞濾波器輸電方案,是國內首次、世界上規模最大、系統最復雜的案例。由于對機組參數不準確程度的估計不足,據此開(kāi)展的設計工作在阻塞濾波器組投切驗證試驗時(shí),引發(fā)了嚴重的異步自激磁現象,導致試驗機組直接跳閘。如果不能找到行之有效的電氣參數辨識方法,電廠(chǎng)花費幾億元的阻塞濾波器將無(wú)法發(fā)揮作用。華北院主動(dòng)扛起責任,重新對同步發(fā)電機的異步運行狀態(tài)進(jìn)行建模,自主提出在異步自激磁方式下的同步發(fā)電機電氣參數辨識方法和試驗方案,得到了準確的發(fā)電機參數;并獨立自主研發(fā)了特征根計算程序,拿到了阻塞濾波器的系統設計的又一把利器。

  小試鋒芒后,設計人員進(jìn)一步創(chuàng )新,提出了在GE設計的阻塞濾波器的電抗器回路加裝小電阻的解決方案,成功解決了遺留問(wèn)題。2011年,托電前四期的阻塞濾波器和渾源串補得以投入運行,保證了四期工程成功送電。

  有了托電四期的研究和工程經(jīng)驗,華北院乘勝追擊,立刻投入到研究阻塞濾波器難以同時(shí)很好抑制機網(wǎng)復合共振和異步自勵磁的問(wèn)題上。2015年首次提出“有效抑制三種形式次同步諧振的阻塞濾波器”技術(shù),阻塞濾波器的性能和應用效果大幅度提升。在托電五期機組次同步諧振治理工程中,華北院大膽預估,提出從機組生產(chǎn)階段就開(kāi)展軸系優(yōu)化工作,降低了工程難度,五期次同步諧振治理的阻塞濾波器一次性通過(guò)驗證試驗、投產(chǎn)成功,實(shí)現治理措施與機組同步投產(chǎn),同時(shí)完成了阻塞濾波器技術(shù)從設計到施工的全鏈條國產(chǎn)化。

  托電送出工程在遠距離安全經(jīng)濟輸電方面達到了世界領(lǐng)先水平,標志著(zhù)華北院完全掌握了串補加阻塞濾波器輸電這一先進(jìn)技術(shù),多項技術(shù)突破填補了國內研究空白,澄清了認識誤區,加速了次同步諧振風(fēng)險評估和治理領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。

  隨著(zhù)問(wèn)題一項項解決,華北院憑借科研創(chuàng )新的技術(shù)實(shí)力贏(yíng)得了業(yè)主的信任。 石以砥焉,化鈍為利。只有不斷在實(shí)踐中發(fā)現問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題,才能不斷磨礪自己,突破束縛發(fā)展的不利因素。

  二、化鈍為利,創(chuàng )新迸發(fā)新動(dòng)能

  創(chuàng )新永無(wú)止境!“十四五”以來(lái),傳統電力系統開(kāi)始向以新能源為主體的新型電力系統轉變,火電+新能源一體化基地項目在國內呈現規模化的發(fā)展態(tài)勢,可能引發(fā)嚴重的寬頻振蕩問(wèn)題,成為制約新型電力系統發(fā)展的重要技術(shù)難題之一。

  華北院自主開(kāi)發(fā)了阻抗分析法計算程序包,形成了一套完整的解決該類(lèi)型工程項目的研究方法,開(kāi)拓了火電+新能源基地打捆外送次同步諧振風(fēng)險評估的新業(yè)務(wù),繼續帶動(dòng)次同步振蕩風(fēng)險評估和治理措施研究業(yè)務(wù)向新型電力系統縱深發(fā)展。

  華北院次同步諧振研究團隊在解決工程實(shí)際問(wèn)題的同時(shí),不斷攻克一個(gè)個(gè)難題,取得一項項技術(shù)突破,確保華北院在次同步諧振問(wèn)題技術(shù)研究方面處于國際領(lǐng)先地位,確立了在該領(lǐng)域的技術(shù)權威。先后獲得省部級獎項2項、行業(yè)獎項13項、上級單位和公司級獎項4項、發(fā)明專(zhuān)利8項、實(shí)用新型專(zhuān)利3項、軟件專(zhuān)有技術(shù)1個(gè),作為牽頭單位編寫(xiě)次同步諧振相關(guān)的2項行業(yè)標準,樹(shù)立了次同步諧振的行業(yè)標桿。

  三、引領(lǐng)市場(chǎng),轉型創(chuàng )造新局面

  近年來(lái),華北院開(kāi)展的國華錦界電廠(chǎng)采用SVC技術(shù)抑制次同步諧振工程研究、忻州串補站初設搖擺電流計算、托克托電廠(chǎng)SSR抑制與保護工程的專(zhuān)題研究、特高壓示范工程的相關(guān)問(wèn)題的配合研究及上都電廠(chǎng)TSR和SEDC前期工程配合等一批應用新技術(shù)的研究報告,憑借較高的技術(shù)水平和成品質(zhì)量,得到業(yè)內及有關(guān)部門(mén)的認同和贊許。

  憑借在次同步諧振(振蕩)評估治理方面樹(shù)立的行業(yè)領(lǐng)先地位,次同步諧振團隊引領(lǐng)華北院公司簽訂了一批技術(shù)含量高的優(yōu)質(zhì)項目,實(shí)現了科技創(chuàng )新的市場(chǎng)轉化,為公司轉型發(fā)展持續助力。

  作為國內唯一掌握阻塞濾波器組抑制措施核心技術(shù)的工程公司,華北院先后獲得托克托電廠(chǎng)五期機組次同步諧振治理工程總承包項目(國內首個(gè)次同步諧振治理總包項目)、蒙能錫林熱電廠(chǎng)次同步諧振治理工程等多項總承包項目。

  “十四五”以來(lái),華北院更是憑借新型電力系統下寬頻振蕩研究能力,開(kāi)拓了風(fēng)+光+火基地打捆外送基地、高比例新能源基地等以新能源為主體的項目從寬頻振蕩風(fēng)險評估到治理措施全過(guò)程、全鏈條的新業(yè)務(wù),承接了多項新能源打捆外送項目次同步諧振問(wèn)題研究。

  此次中標的托電風(fēng)火打捆基地外送項目次同步諧振治理工程EPC總承包工程,進(jìn)一步夯實(shí)次同步諧振研究在新能源+火電+串補領(lǐng)域的研究成果,持續地將科技項目成果轉化為實(shí)際工程項目應用。

  四、星火賡續,團隊傳承新方向

  研究創(chuàng )新是一個(gè)人的信念、擔當和執著(zhù),更是團隊的一種精神、一份傳承。華北院次同步諧振研究團隊,從1994年的王紹德同志帶領(lǐng)次同步諧振探索到2024年的任樹(shù)東同志接續寬頻振蕩研究,從兩三人的“小米加步槍”手工計算到十數人的團隊現代化仿真研究手段,從60后、70后的守望堅持到80后、90后乃至00后的接續創(chuàng )新,彈指三十載,次同步諧振研究團隊總計完成3700余相次試驗,獲得近2600個(gè)寶貴的試驗數據文件,100余卷研究報告……

  技術(shù)的積累,團隊的壯大,次同步諧振研究團隊用兩代人、三十年呵護了這份堅守,如今團隊仍在創(chuàng )新研究的路上,青年一代將繼續秉持刻苦鉆研、堅持拼搏、樂(lè )觀(guān)向上的團隊協(xié)作精神,頂住壓力、克服困難,履行華北院人的責任與擔當,以自己心中對事業(yè)的熱愛(ài)與執著(zhù),默默奉獻自己的光和熱,沿著(zhù)前輩們的足跡,繼續以堅持和創(chuàng )新為利器,在發(fā)展華北院新質(zhì)生產(chǎn)力的道路上走得更遠!

zgnyb2024051317-科技賦能持續創(chuàng )新