成套设计

本项目属于火电技术领域。“三北地区”新能源消纳难题已发展成制约其规模化开发利用的重大瓶颈。热电联产机组其“以热定电”的运行方式激化了供热与电网之间的矛盾。本项目解决了多家发电企业在深度调峰改造过程中遇到的热电解耦问题，为国内 200MW～600MW 煤电机组起到引领和示范作用；通过对常压储热罐解耦技术的研究，在国内率先掌握了大容量常压储热系统的成套设计方法及工艺，为该技术在行业内的推广起到示范作用。

柔性直流输电系统成套设计及核心装备系列国家标准，包括1《柔性直流输电系统成套设计规范》、2《柔性直流输电换流器技术规范》、3《柔性直流输电控制与保护设备技术要求》，均由南方电网科学研究有限责任公司牵头编写，为世界上首次制定，技术创新难度大，标准成果达到国际领先水平。 本项目之前，世界上尚无相关国际标准参考，南网科研院突破柔性直流输电技术领域三个重要技术方向，包括成套设计、换流器、控制保护核心技术，研究成果形成国家标准，规范了国内柔性直流输电系统成套及核心装备设计情况，为成套设计及核心装备设计、制造、试验、验收提供直接参考依据，意义重大。 项目团队依托国家863计划课题，通过多年技术攻关，完全掌握高柔性直流输电关键技术，在成套设计、换流器、控制保护等方面取得重大创新成果，形成技术标准，并率先实现工程应用，引起巨大社会反响： 1.标准1中第4、6、7部分，世界上首次提出了百千伏级高压柔性直流输电系统集成设计方法，实现了大规模新能源并网和区域电网互联的整体工程应用。 2.标准2中第5、6部分，世界上首次设计了自主化的高压大容量柔性直流输电换流阀关键装备，实现了直流电压从±160kV到±350kV、输送容量从百兆瓦到千兆瓦的跨越式突破。 3.标准3中第5部分，世界上首次提出了柔性直流输电控制与保护设备的体系化技术要求，有效支撑柔性直流输电工程控制保护系统的研发。 4.标准1中第9部分、标准2中第7部分、标准3中第6部分，世界上首次提出了覆盖柔性直流输电系统研究、装备研制、主设备试验的试验技术。 项目获得专利15项（发明专利12项）、软件著作权1项，发表论文14篇，专著1部。相关成果通过了中国电机工程学会及中国机械工业联合会的成果鉴定，鉴定委员会一致认为“多端柔性直流输电技术处于国际领先水平”、“研发的千兆瓦级柔性直流背靠背系统装备具有完全自主知识产权，达到国际领先水平”。 本系列标准已成功应用在云南电网与南网主网鲁西背靠背直流异步联网工程、乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程、三峡如东海上风电柔性直流输电示范项目中的系统成套设计、换流阀、控制保护等核心设备研制中，社会经济效益显著。 项目完成的国家标准是柔性直流输电技术成果转化为知识产权的直接体现，通过成功实施和推广应用，建成了产学研用科研团队，培养了大批专业技术人才，带动了国内高压大容量柔性直流输电换流器、控制保护等核心装备制造业的发展，提升了我国能源科技自主创新能力和国际竞争力，践行了国家创新驱动发展战略。

风机基础作为风电场的重要组成部分，其具有单位体量大，投资占比大，对施工技术及措施有较高要求等特点。以云南风电场为典型代表的山地风电场对风机基础的设计在安全性、经济性有更高的要求。 统计目前的工程实际，山地风电场常采用的基础形式主要有圆形拓展式基础和圆形梁板式基础。圆形扩展式基础的优点是施工工艺简单，施工工期短，可操作性强等，缺点是混凝土及钢筋用量较大；圆形梁板式基础的优点是混凝土用量相对较少，基础占地也较小，其缺点为体型复杂，配筋、支模复杂，工期相对较长。基础与风机塔筒连接的形式有基础环式和错栓式。基础环连接形式的优点是基础环吊装、调平方便，整体性较好，缺点在于基础环拼装时焊接要求较高，对调平精度要求高，且需要穿孔钢筋错固于混凝土内，钢筋用量高，且基础环与混凝土易松脱；错栓式连接的优点是错栓用钢量小于基础环，基础混凝土大部分处于受压状态，不宜产生裂缝，基础耐久性 好。但错栓式连接需要进行错栓张拉、二次灌浆等工序，施工要求高，施工周期相对较长。 为提高山地风电场风机基础安全性和经济性，我院结合现有风机基础形式、基础与塔筒连接方式，研发新型的风机基础，在保证结构安全性的前提下，减少了钢筋及混凝土的用量，达到节约工程投资，减少+工程占地，缩短建设周期的目的；并对现有基础环的形式进行改进，以加强其与混凝土的错固可靠性。

本项目成果首次形成国际直流工程成套设计技术体系，提出了单12脉动换流器±800kV换流站避雷器立体配置方法、适用于双回直流接地极共用的主接线方案、双回士800kV直流系统协调控制技术，以及换流站阀厅及金具设计方案。基本解决问题：首次研发与直流输电工程高可用率要求相适应的可靠性分析计算方法，并开发具有自主知识产权的直流系统可靠性分析计算软件；提出基于谐波时域分段技术的设备损耗计算方法，开发具有自主知识产权的换流站损耗分析计算软件，并首次提出特高压直流换流站损耗优化设计的工程实现手段。本项目授权发明专利6项，获得软件著作权3项，形成国家电网公司企业标准3项，发表学术论文8篇。

本成果属于柔性直流输电领域。项日紧密结合国内首次发生的柔性直流稳态高频谐振事件的分析和处理，运用理论研究和仿真计算对物理现象进行了复现。首次揭示了柔性直流与交流主网高频谐振产生的机理，提出了柔性直流接入系统的谐波稳定性判据，形成谐振风险评估方法，提出了多种谐振抑制方法和工程化解决方案。 项目研究成果全面支持了鲁西工程“4.10”柔性直流高频谐振事故的分析和复电；解决了柔性直流输电接入弱交流主网安全稳定运行的技术瓶颈，为柔性直流输电技术的大规模应用提供了重要的技术支撑。项目所提出的谐振风险评估和抑制方法已在新建的乌东德送电广东广西三端混合直流工程中得到应用，已成为柔性直流输电系统研究与成套设计中进行振荡风险评估的通用方法，成果推广应用迅速。

过去，中国在直流输电关键领域的核心技术与设备方面“受制于人”，在竞争中没有什么发言权。经过多年的研究、发展和工程实践，国家电网公司依托自主创新，掌握了高压、特高压直流输电核心关键技术和自主知识产权。目前，国家电网公司在运的特高压直流工程有向上、锦苏、哈郑、溪浙等工程，在建的有灵绍、酒湖等工程。此外，国家电网公司在更高电压等级±1100千伏特高压直流技术方面也取得了持续性的突破与创新。在成功推动中国成为全球唯一一个特高压输电工程投入商业运营国家的同时，国家电网公司在特高压直流输电方面实现了“中国创造”和“中国引领”，成为世界上唯一具备投资、建设和运营特高压直流输电工程能力的公司，也进一步推动了特高压直流输电技术、规范和标准的全球化应用。 直流输电具有技术领先、运行安全、经济高效、绿色环保等特性，获得巴西、印度、俄罗斯等诸多国家的青睐。结合公司的优势和国际能源发展趋势，高压/特高压直流输电的技术优势，是公司实施国际化战略的重要动力。一方面，高压直流输电作为一种技术输出，市场风险和政治风险较低；另一方面，特高压在国际上推广和使用有助于树立公司的品牌知名度，对于公司资产并购、工程承包以及装备出口有较强的辐射和带动作用。此外，特高压在国内和国际上的实践应用有助于公司参与到国际标准的制定，为公司争取更广泛的国际能源电力合作提供有力契机。 在贯彻国家“走出去”的发展战略中，依托国际市场对远距离、大容量输电的迫切需求，国家电网公司依托自身在直流输电等领域的技术和管理优势，在国际电力合作和业务拓展中不断提升自身的国际市场竞争力。

本项目属电工学科技术领域。接地系统提供双极运行方式下可靠的钳位点，同时提供单极大地运行方式下的电流通路，是直流输电系统的必不可少的一部分，直流接地系统异常将直接导致直流故障闭锁，甚至是双极闭锁。接地极系统的可靠性直接影响到直流输电系统的安全运行，结合南网多直流共用接地极普遍存在的现实情况，提高接地系统的安全性是保障交直流混联大电网安全稳定运行的重要工作。结合丰富的成套设计经验和南网多年来接地系统使用中发现的各种问题，如接地极不可用情况下直流系统双极运行需求、接地极占地大导致选址困难、接地极线路频繁闪络导致直流闭锁以及共用接地极工程在运行方式转换时发生系统闭锁等问题开展研究，形成一套直流接地系统可靠性提升的工程解决方案，保障了接地极系统和直流工程的安全稳定运行。 项目有发明专利授权5项、实用新型授权12项，发表核心期刊/EI会议论文3篇，完成国标报批稿1项。项目成果已应用楚穗、普侨、滇西北、乌东德等直流工程的设计和运行，显著降低接地极占地，使直流运行安全性更高，方式更加灵活。项目研究成果使得南方电网公司直流接地系统的运行可靠性处在在国际领先水平，项目成果具有广泛的推广应用价值。

本项目属于火电技术领域。“三北地区”新能源消纳难题已发展成制约其规模化开发利用的重大瓶颈。热电联产机组其“以热定电”的运行方式激化了供热与电网之间的矛盾。本项目解决了多家发电企业在深度调峰改造过程中遇到的热电解耦问题，为国内 200MW～600MW 煤电机组起到引领和示范作用；通过对常压储热罐解耦技术的研究，在国内率先掌握了大容量常压储热系统的成套设计方法及工艺，为该技术在行业内的推广起到示范作用。

直流电源系统