高压电网

日前湖南省发改委发布《湖南省电力支撑能力提升行动方案（2022—2025年）》。方案指出，加快构建坚强可靠智慧、源网协同互动的新型电力系统。到2025年，特高压电网形成“2交2直”对外联络通道，主干网和配电网不断完善，长株潭配电网达到国家中心城市标准。

北京电力设备总厂有限公司以特高压电网装备、大型电站辅 机设备、工程总包成套服务、备品配件与检修维护服务为主业， 并与清华大学合作建设新能源关键直流装备联合研究中心，研发新型电力系统的电力电子关键设备、智慧能源设备、“风光储氢 ” 设备等高端智能电力装备。2022 年企业综合能源消费量 3816.1 吨标煤，总用电量 1071 万 kWh。北京电力设备总厂有限公司“源 网荷储 ”一体化绿色微电网（简称北京电力设备总厂微电网）自主研发低碳能源管控系统平台，建设 4. 1MW 分布式光伏、1.5MW 交直流混合微网系统架构、直流充电桩以及直流照明等负荷、 4MWh 防爆储能系统，形成光储联合发电控制运行方式和调度模式示范应用。

气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）是一种采用气体绝缘的高电压输电线路，具有传输容量大、损耗低、占地少等特点。多年来，国内外投运的GIL最高电压等级为800kV，且核心技术被国外长期垄断，1100kV GIL研制尚属空白。随着我国特高压电网的规模化建设，输电线路跨大江、大河等特殊环境时输电走廊限制难题逐渐显现，亟需开发出适用于特高压输电的GIL产品。项目组历经多年攻关，研制出世界首台高参数1100kV GIL， 项目获授权发明专利19项，受理发明专利25项，实用新型专利11项；软件著作权4项；发表学术论文18篇；出版著作1部。研制的1100kV GIL产品填补了世界空白，并成功应用于淮南~南京~上海特高压交流工程南京站、苏通GIL综合管廊工程等。近三年，项目新增合同额9.255亿元，利润2.541亿元。项目成果由中国电力企业联合会组织鉴定，达到国际领先水平，成为我国特高压输电领域的又一项重大技术创新。

通过高压熔盐电磁感应加热装置直连高压电网，利用电磁感应原理实现熔盐加热。通过熔盐管道绕制异型多层，增大换热面积，内置高效导磁材料，实现高压励磁线圈与异型熔盐管道的高效电磁耦合，降低励磁线圈损耗。采用纳米绝缘材料将异型熔盐管道一体化浇注成型，降低系统散热，实现大功率高效加热。

陶留海同志21年坚守生产一线，立足岗位，不忘初心，牢记使命，埋头苦干，矢志创新，守护着河南超特高压电网的安全。

在预设的电网低谷时间段或弃风电时间段，自动控制系统接通高压开关，66 千伏高压电网为高压电发热体供电，高压电发热体将电能转换为热能同时被高温蓄热体不断吸收，当高温蓄热体的温度达到设定的上限温度或电网低谷时段结束时，自动控制系统切断高压开关，高压电网停止供电，高压电发热体停止工作，高温蓄热体与高温热交换器之间有热输出控制器，高温热交换器将高温蓄热体储存的高温热能转换为热水、热风或蒸汽等输出。

预览交流1000千伏特高压输电技术具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势。我国特高压工程建设初期，国内外没有成熟技术和运行经验，但电网发展对特高压输电又十分迫切，为确保工程按期投运、安全运行，工程的安全性考虑是重中之重。近几年来，特高压交流工程进入大规模建设阶段，仅北京市的特高压工程就有张北-北京西-石家庄、晋北-北京西-天津南、锡盟一北京东一济南等多个特高压工程。因此，“确保安全性、提高经济性”，进一步提升特高压输电的经济性已成为特高压输电的更高目标。本项目在特高压输电过电压抑制技术和绝缘配合方面开展了大量研究，为节省工程投资、提高设备的运行可靠性提供了强有力的支撑。 本项目聚焦于优化过电压的限制措施和特高压变电站的绝缘水平，在前期特高压工程过电压和绝缘配合研究成果的基础上，紧密结合我国特高压电网发展的特点，总结国内外相关研究成果，进行深入研究，达到进一步提升特高压输电经济性的目的。

通过高压熔盐电磁感应加热装置直连高压电网，利用电磁感应原理实现熔盐加热。通过熔盐管道绕制异型多层，增大换热面积，内置高效导磁材料，实现高压励磁线圈与异型熔盐管道的高效电磁耦合，降低励磁线圈损耗。采用纳米绝缘材料将异型熔盐管道一体化浇注成型，降低系统散热，实现大功率高效加热。

电池储能具有响应速度快、功率密度高、安装地点无要求等特点，是目前十分有前景的储能技术之一。级联变流器用作大容量电池储能变流器时，能够省去工频变压器直接接入中高压电网，即高压直挂式电池储能系统，具备模块化、高电压直挂、单机大容量、多电平输出等优点。然而，目前国内外还缺乏计及电池外特性的高压直挂储能系统的实时仿真模型的研制以及基于实时仿真模型的控保策略研究。首先开发了国内外首个基于CPU和FPGA联合仿真的高压直挂大容量电池储能系统的实时仿真模型。其次以典型的35 kV高压直挂大容量电池储能系统为例，基于OPAL-RT的RT-LAB实时仿真平台，搭建了相应的实时仿真系统，能够支持控制保护系统的闭环接入。最后，多种工况下的测试结果能够验证实时仿真模型和控制保护策略的有效性，为高压直挂大容量电池储能系统的设计和控制优化提供技术支撑。

现场整体式绝缘考核相比分布式绝缘考核，对保障电网设备安全运行更加有效，且电压等级越高，整体绝缘考核更为必要。但是，以特高压GIL（公里级、容性）、电抗器（感性）为典型的大容量设备，现场整体绝缘试验仍为空白。主要存在三方面难题：①装备制造难。受试验空间限制，装备电-热-结构耦合关系复杂，温升、局放等指标控制与容量提升矛盾突出，制造困难。②过程实现难。GIL内部金属微粒运动随机性强，老练电压参数与微粒捕获率的定量关系难以建立；电抗器内部放电与外部复杂干扰严重混叠，人工识别易发生误判。③缺陷定位难。缺陷放电激发的信号传输-响应量化模型难以准确建立，无法实现精准定位。项目团队历时5年，产学研用协同攻关，首创现场试验用大容量补偿装置设计制造技术。发明了温度-结构耦合迭代的补偿电抗器轴、径向温升非线性控制技术，提出了多重约束、载荷解耦的补偿电容器集约型结构设计方法，研制了移动式绝缘试验装备，与德国等已有装备比，感性、容性补偿容量分别提升7.5倍、71.7%。创新了关键装备。提出GIL分级量化加压、电抗器局放自主识别技术。揭示了微粒跳跃高度与碰撞恢复系数、归一化电压呈指数关系的机理，提出了“敏感电压”分级量化老练方法，金属微粒捕获率提升18%；提出脉冲电流极性判断、时域波形特征聚类的放电源分离技术，电抗器试验放电源诊断准确率达90%。创新了试验方法。研发特高压GIL、电抗器内部放电源精准定位技术。发现了GIL放电声波传播“高峰/陡降效应”，提出了跨越高峰区域、逼近陡降区域的传感器布置方法，创建了放电源全域反演算法，实现公里级GIL放电米级定位。提出了基于多物理因子、双端差异化响应的电抗器绕组放电缺陷定位技术，精度达到线饼级。创新了处置手段。 项目获授权发明专利27项，多项关键技术被纳入1项国家标准、4项行业标准、1项企业标准，出版专著1部，发表论文41篇。中国电机工程学会组织、邱爱慈院士领衔的鉴定委员会认为：“技术成果居国际领先水平”。成果先后应用于特高压盱眙、淮南站及苏通GIL管廊，推广至国内10项特高压工程，核心技术还应用于ABB、东芝、天威保变等主流设备厂家，成功发现GIL绝缘子表面异物、电抗器出线放电等多起绝缘缺陷。实现了特高压大容量设备绝缘试验从分布式考核到整体式考核的技术跨越，有力保障了我国特高压电网运行安全。