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大型能源基地交直流密集电网安全外送关键技术及新型装备
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TM77
  • 关键词:
  • 成果简介:
    建设大型能源基地,实现大规模电力安全外送对西部少数民族地区经济发展和脱贫攻坚至关重要。以宁夏回族自治区为例,电力工业是支柱产业,产值超过全区GDP的四分之一,在约100×200公里的区域内,将接入2100万千瓦新能源、3500万千瓦火电机组,支撑3回直流共2200万千瓦的电力外送,成为世界上功率密度最高的密集外送电网之一,一旦发生大停电事故,经济损失难以估量,严重影响社会和谐稳定。避免大型能源基地密集电网大停电,实现电力安全外送,面临诸多特殊的技术难题,突出表现为:①各电压等级短路电流超标及直流偏磁严重,易造成断路器和变压器等核心设备损坏,是导致停电事故发生的主要原因;但实现兼顾安全、可靠和经济的治理技术难度极大。②故障特征复杂,易使继电保护不正确动作,是停电事故扩大的主要原因;但提升特殊工况下继电保护可靠性异常困难。③交直流耦合程度极高,单一故障极易衍生为连锁性事故,是停电事故进一步扩大的主要原因;但快速阻断事故蔓延的紧急协调控制对准确性和实时性的要求极高,精准快速控制难度大。项目团队历时7年,攻克了制约大型能源基地密集电网安全外送的上述难题,主要创新成果如下:①发明了快速开关,开断电流由传统的40kA提高到80kA,分闸时间由传统的数十毫秒降到5毫秒以内,研发出10-330kV系列快速开关型电网限流新型装备,实现了零损耗限流,研发了快速开关型变压器直流偏磁抑制新型装备,承受短路电流能力达到60kA,降低了电网核心设备损坏引发停电事故的风险。②提出了免疫于电流互感器暂态饱和与同塔双回线路不平衡电流影响的继电保护算法,发明了继电保护整定计算集中式一体化的应用方法,构建了横纵向数据融合、省地高效协同的一体化保护定值整定系统,大幅提升了继电保护动作可靠性,降低了事故扩大的风险。③创建了交直流多紧急控制措施的性能评估指标体系,提出了基于集群并行计算的多类暂态安全稳定紧急控制策略快速搜索技术,研发出适应于密集电网、兼顾精度与速度要求的紧急协调控制系统,阻断了事故进一步扩大,避免了大停电事故。项目授权发明专利26项,发表SCI/EI检索论文39篇,出版专著2部,制定企业标准1项,成果获省部级科学技术进步一等奖4项。以中国科学院院士为主任的鉴定委员会认为项目成果达到国际领先水平。该项目直接经济效益达22亿元。快速开关技术入选国家发改委2014年《国家重点节能低碳技术推广目录》,相关产品广泛应用于全国电力系统,并出口到加拿大、巴基斯坦;继电保护整定计算系统应用于27个省级电力公司,并出口到欧洲、中亚、非洲等地区,国内市场占有率超过80%。项目成果整体应用于宁夏电网,确保了宁夏大型能源基地密集电网长周期安全运行,近三年实现外送电量累计达870亿千瓦时,新增产值达328亿元,持续推进了能源优势向经济优势的转化,为自治区脱贫攻坚和民族团结做出了巨大的贡献。
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