“未来电网”点亮幸福生活

“未来电网”点亮幸福生活

苏通GIL综合管廊工程隧道内部 (图片来源网络)

“未来电网”点亮幸福生活

1000千伏特高压东吴变电站(图片来源网络)

“未来电网”点亮幸福生活

同里区域能源互联网示范区的无人车在“三合一”电子公路上可以边行驶边充电。(国网江苏省电力公司供图)

连日来,猝不及防的高温让北方多地提前迎来“盛夏”,用电负荷也持续攀升。正是充足稳定的电力供应,为酷暑中工作、出行和生活的人们送去丝丝凉意。

你有多久没经历过大规模停电了?很多人可能还保留着多年前尤其是炎炎夏日经常断电的记忆。如今,电力的发展早已超乎普通人的想象——在国家电网100万公里的输电线路里,每分钟有近800万度电经过,而一分钟的电能可助力全国实现GDP达1.41亿元。错综复杂的电力网络,不仅为社会发展输送澎湃的经济动能,更是引领智能便捷的美好生活,织就人们未来的幸福图景。

近日,参加“科幻作家走进新国企”活动,在江苏苏州实地走访特高压东吴变电站、苏通GIL综合管廊工程、同里区域能源互联网示范区等超级电网工程项目,揭开“未来电网”的神秘面纱。

中国特高压创造多项输电世界纪录

■特高压东吴变电站全球规模最大、变电容量最高、供电能力最强

■横穿长江的苏通GIL综合管廊工程,电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高、隧道埋深最深

■苏州一座城市的供电量,超过挪威、荷兰、比利时等诸多发达国家全国供电量

头顶是密密麻麻的“钢铁森林”般的特高压设施,输电线在钢筋铁骨上攀援延伸着,四周是电流击穿空气的“滋滋”声……在蓝天白云的映衬下,一幅大国重器的雄伟工业画卷徐徐展开。

这里是1000千伏特高压东吴变电站,目前全球规模最大、变电容量最高、供电能力最强的特高压交流变电站。“东吴站占地213亩,变电总容量已达1.2万兆伏安,可将1000公里外的电接纳转换后服务于江苏、上海两地。”东吴变电站值班员刘静向介绍说,这样一个相当于20个标准足球场面积的“巨无霸”,日常运维只需4名工作人员,平时由巡检机器人24小时游走于设备间。

输电电压越大,损耗就越小,送电距离就越远。特高压输电技术,被称为继高铁、核电之后,我国自主研发并走向海外、领跑世界的第三张高科技名片。

为什么要建变电站?原来,外地的高压电输送到本地,用户是无法直接使用的,需要变电站这样的中转装置一级级降压。就像公路分为高速路、国道、省道、县道一样,每一种路能承载的车流量也不同。

“东吴站一共有五个电压等级,分别为1000千伏、500千伏、110千伏、35千伏和10千伏。”东吴变电站站长沈明慷说,它好比电网高速公路的出口,把电能一份份分给其他枢纽变电站,最终送到千家万户。

正因为有东吴站这样的大型变电站加持,苏州一座城市的供电量,已经超过了挪威、荷兰、比利时等诸多发达国家全国的供电量。

作为经济大省的江苏同时也是用电大省,要靠贯穿安徽、江苏、浙江、上海的华东特高压双环网接受区外来电,才能更好地满足全省的用电需求。然而,连接南北特高压输电网必须跨越一段5000多米宽的长江。作为整个环网中建设难度最高的工程,“钻江而过”的苏通GIL综合管廊无疑成为了“咽喉要道”。

“GIL即气体绝缘金属封闭输电线路,与普通电缆相比,具有传输容量大、损耗小、布置灵活、可靠性高等特点。由于有惰性气体绝缘,即使有人行走在旁,也不用担心触电的危险。”苏通GIL项目总工程师毕涛介绍,长江是输电的必经之路,如果采用通常的架空线跨江方式,需要先建设两座人工岛、立起超过400米的架线铁塔,将对航道及水文生态产生负面影响,只能选择从江底通过。

长江底部的压力有多大?相当于一头成年大象站立在单个汽车座椅上。从南岸苏州到北岸南通,总长5.8公里的苏通GIL综合管廊顶着重压,以江底隧道的方式通过,最深的地方距离水面74米,这是人类电力建设史上的创举。

走进尚在建设中的管廊隧道,内部空间比预想的广阔得多——隧道盾构直径达到12米,6条粗壮的金属管架设在两侧,地上甚至铺设了动车标准的轨道。此外,管廊下层还预留了通信、有线电视等市政通用管线,实现了“一次建设,多次受益”。

电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高、隧道埋深最深……毕涛连续说了好几项“世界第一”。高压电通过这段5.8公里的管廊只需要0.0000165秒,“电力高速公路”名副其实。

了解到,苏通GIL综合管廊将于今年9月贯通投用,彻底打通华东地区电能输送大动脉,造福亿万百姓。

“智能导航仪”让电网更智慧

■全世界只有6座UPFC(统一潮流控制器)站,中国就占了3座。

■苏南500千伏UPFC站,是世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程

■苏州工业园区“主动配电网”供电可靠性超99.999%,年平均停电时间仅1.6分钟

如果将输电通道比作高速公路,会不会也出现有的路段塞车拥堵,有的路段还有很多空车道的情况?答案是肯定的。

苏州南部地区用电负荷接近整个苏州的70%,其主要来源是锦屏-苏南特高压直流送来的四川水电,及交流输电线路受进的三峡水电、安徽淮南煤电等。由于四川水电季节性强,冬季枯水期送电大幅减少,造成苏州南部电网三条500千伏电力通道“一半过载堵塞、一半空置浪费”,无法保持均衡利用。这时,就需要被称作电网“智能导航仪”的统一潮流控制器(UPFC)来“指挥交通”。

据介绍,UPFC能够智能匹配几条交流通道的输电功率,在发现前方电网“道路拥堵”时,将部分功率向其他轻载的线路上输送,保障道路畅通,实现电能的“无人驾驶”。

隔着金属网,电子机器人正在一组换流器阀组上来回穿梭。在苏州南部电网500千伏UPFC站,值班员易琪钧讲述:“这层‘金丝软猬甲’是为了防止干扰,以便机器人收集到最真实准确的数据。而站里的工作人员便是通过这些数据,进行下一步的调度。”

目前,世界上只有6座UPFC站,中国就占了其中3座。由我国自主研发的苏南500千伏UPFC站,是世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程,首次实现了500千伏电网潮流的灵活精准控制,提升苏南地区供电能力130万千瓦。

今后,输电线路只需加装UPFC,即可解决潮流分布不均、用电负荷增长等问题。将来,UPFC还会运用于超高压甚至特高压网架中,跨区域、跨国甚至跨大洲实现电能的智能导航,使电能传输在全球范围可控可调。

电网的“智能”远不止于此。在传统电网中,用户的供电来源是单一的,一旦发生故障,必须由电力调度员“手动”切换到另外一路电源。而在“未来电网”中,用户将与多路电源连接,遇到故障时,只要其中一个电源正常工作,就不会停电。

在采用了这项技术的苏州工业园区“主动配电网”示范区,停电故障的恢复时间由原来的分钟级降低至毫秒级,供电可靠性超过99.999%,而年平均停电时间则缩短至1.6分钟,用户几乎感受不到停电的影响。

区域能源互联网引领美好未来

■同里“三合一”电子公路全球首次实现光伏公路、无线充电和无人驾驶三项技术应用,也是世界上最长的动态无线充电道路

■15项世界首台首套能源创新示范技术项目,让同里实现能源自给自足

城市“充电宝”白天充电晚上放电,一条公路同时实现光伏发电、无线充电、无人驾驶,自家的住宅也可以发电甚至卖电……这不是科幻场景,而是在位于苏州市东南部的同里区域能源互联网示范区的真实体验。

在大电网的技术理念支撑下,“未来感”融入日常。马路上,一块块光伏电板上覆盖高强度钢化玻璃,无人驾驶机动车在路面上一边跑一边就可以充电——这条公路总长500米、宽3.5米,在世界上首次实现将光伏公路、无线充电和无人驾驶三项技术融合的应用,也是世界上最长的动态无线充电道路。

“‘三合一’电子公路实现了电力流、交通流、信息流的智慧交融。”同里综合能源服务中心讲解员王文艳表示,这条“不停电的智慧公路”还包含路面LED标识、电子斑马线、数据监测、自动融雪等功能,是对建设新能源利用综合体和新型智慧城市的有益探索。

在同里,行驶在普通道路上的电动汽车也不必担心续航问题。绿色充换电站的换电机器人可以全程自动操作,只需三分钟就能更换电动汽车的电池,以应对路况复杂、机动性要求更高的交通系统。

当古镇遇上硬核科技,“未来电网”为同里赋予了新的生机。

去年10月,同里区域能源互联网示范区建成投运,包括“三合一”电子公路、绿色充换电站等在内的15项世界首台首套能源创新示范技术项目悉数亮相,使这里实现能源的自给自足。

在现场会看到,光伏屋顶、高温相变光热发电装置、低速风机等设备源源不断地采集风能、太阳能、地热能等天然能源;源网荷储协调控制系统等充分发挥“指挥部”作用,24小时智能调控冷热电各种能源的生产和分配。

“以微网路由器为核心的新型交直流配电网,能像立交桥一样将不同电压等级的交流网络和直流网络连接起来,取代了传统的交流配电变压器。”王文艳说,需要直流电的电器可以直接用直流电,不再通过交直流转换,既提升了效率,又避免了转换中的能量损耗。

发的电用不完怎么办?“存在空气里。”王文艳解答了众多的疑问。他介绍,压缩空气储能技术相当于一种“空气电池”,用电低谷时,利用多余电能将空气压缩液化,电能转化为空气势能储存起来;用电高峰时,释放空气势能,推动膨胀发电机发电,再转化为电能投入使用。

电池太小不够用也没关系,这里还有能为城市供电的超大型“充电宝”——预制仓式储能系统。它有强大的稳定性、可靠性,能够平抑新能源发电的波动,促进清洁能源就地消纳,实现“削峰填谷”。

“同里将建成多能互补的智能微网,探索区域能源互联网网格化新形态、智能化运行新方式和综合化能源服务新模式。”国网苏州供电公司总经理助理丁丹军表示。

也许在不远的将来,我们居住的室内恒温23度、恒湿55%,空气质量指数优;屋外光伏幕墙、屋顶风机正在发电,令智能家居实现“零能耗”;出门即坐进无人驾驶车,边开边充电,也没有噪音……“未来电网”点亮的品质生活正向我们走来。

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