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南瑞继保发展历程之大国重器

2023-09-06

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前言

      习近平总书记考察三峡工程时指出:“真正的大国重器,一定要掌握在自己手里。核心技术、关键技术,化缘是化不来的,要靠自己拼搏。”依托三峡输变电工程,按照国家直流设备制造国产化的总体部署,南瑞继保在打破国外直流控制保护技术垄断的基础上,持续创新,继而打造了特高压直流输电、柔性交直流输电成套设备等多项国之重器,实现了我国高端装备制造的重大突破,成为世界翘楚。一家以继电保护起家的企业,是怎样成长为全球领先的电力电子高端装备企业的?敬请关注本期内容。 


【01】直流输电技术,打破垄断成为中国名片的创新之路

高压直流输电在大容量、远距离电能输送方面的经济性、稳定性等优势突出,能够实现广域范围内、跨地区电网的智能互联。自1972年世界首个采用晶闸管阀的直流输电工程投运以来,该技术得到了快速发展。

在沈国荣院士的组织和带领下,南瑞继保从直流输电控制保护技术做起,经过二十多年的努力探索,发展成为全球范围内直流输电工程控制保护、换流阀、测量装置等核心设备的主要供应商,所承接工程的电压等级和输送容量分别达到了±1100kV和12GW,开启了特高压输电技术发展的新纪元。 

南瑞继保研究院副院长 李海英


      控制保护是直流输电系统的“大脑”。在三峡输变电工程建设之初,直流控制保护关键技术由少数几个国外公司垄断和控制。

      2001年,南瑞继保承担了直流设备制造国产化任务,在短短的不到一年时间里,圆满完成了直流控制保护技术的引进、消化吸收和验证,研制成功具有完全自主知识产权的PCS-9500直流控制保护系统,在关键技术原理、软硬件平台,以及系统测试技术等方面均取得了突破性创新成果,大大提高了直流控制保护的可靠性和安全性。

      2005年,PCS-9500直流控制保护系统通过科技成果鉴定,并在葛南、灵宝背靠背直流工程投入运行。获得2006年度中国电力科学技术奖一等奖、2007年度国家科学技术进步奖二等奖。 

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      2010年,基于自主开发的通用控制保护平台(UAPC)的第二代PCS-9550直流输电控制保护系统研发成功,通过国家能源局组织的鉴定。2014年,PCS-9550在哈密南—郑州±800kV特高压直流工程成功投运。该工程是当时世界上线路最长、输送功率最大的特高压直流工程。

      2015年,自主研制的PCS-8600特高压直流换流阀系统通过鉴定。同年,中标上海庙-山东临沂±800kV特高压直流输电工程。上山工程是世界上电流等级最大的特高压直流工程,额定直流电流达6250A。 

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      2016年,先后中标昌吉-古泉±1100kV特高压直流工程和巴西美丽山II期±800kV特高压直流工程。吉泉工程是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远的特高压直流工程;巴西美丽山II期工程代表我国特高压直流输电关键装备首次走出国门。 

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      2019年,上山、吉泉和巴西美丽山三大特高压直流工程相继成功投运。南瑞继保自主研制的特高压直流输电控制保护系统、换流阀、高速测量装置得到全面应用,实现了电力高端装备“中国创造”和“中国引领”。 

      2021年,PCS-8600自主可控晶闸管换流阀系统通过鉴定,解决了换流阀部分关键元/部件依赖国外进口、可能存在“卡脖子”的现实问题。 


南瑞继保柔性输电研究所所长  卢宇

“我们掌握了高压和特高压直流输电的核心技术,实现了重大电力装备国产化,确保了我国高压直流输电系统长期安全稳定运行,从本质上提升了我国高端电力装备的国际竞争力,对我国直流输电事业的发展具有重大而深远的意义。” 


【02】柔性直流输电技术,走在时代前沿超越自我的实践之路

      柔性直流输电概念起源于1990年,是一种完全可控的输电方式,具有响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点,适用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电等。这一技术是电力领域最前沿、最迫切、最有挑战性和最具应用前景的高端技术,也被称为“电力电子皇冠上的明珠”。

      中国柔性直流输电技术研究与工程应用起步较晚,但南瑞继保人铆足干劲、奋起直追,就是要摘取这个明珠。 

南瑞继保研究院副总工程师 田杰


      2013年,PCS-8100柔性直流输电系统通过鉴定,所有参与科技成果鉴定的专家对南瑞继保的科研和产业化能力都表示震撼。相关产品技术先进、性能优越、质量可靠,一经推出就获得广泛好评,引领行业发展方向。

      2014年,浙江舟山±200kV世界首个五端柔直工程正式投运。该工程是当时世界上端数最多、同级电压中容量最大、运行最复杂的海岛供电网络。南瑞继保的柔直换流阀、高速阀控、控制保护、高速测量等自主成套装备得到全面应用,标志着南瑞继保在柔性直流输电技术领域全面走在国际前列。

      2017年,南瑞继保高压柔性直流电网控制保护系统、高压大容量柔性直流换流阀、高压直流断路器、高速测量装置同时通过鉴定,率先实现柔性直流电网核心装备齐套化。

      2020年,张北±500kV柔性直流电网工程竣工投产,这是世界首个柔性直流电网工程。南瑞继保创造了世界上最大电流的柔直换流阀,最高电压等级、最大开断能力的直流断路器等多项世界第一,助力北京冬奥实现了100%清洁能源供电。 

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      2020年,昆柳龙±800kV多端混合直流工程正式投运。该工程是世界上首个特高压多端混合直流工程,电压等级最高、输送容量最大、输电距离最长。南瑞继保提供全套控制保护系统、换流阀、水冷系统、直流测量、稳控系统,以及交流保护等核心装备。

      2021年,成功实施亚洲首个如东海上风电柔直工程,解决了大规模海上风电精确阻抗建模、新能源接入柔直多频点谐振等难题,为我国能源绿色低碳转型,助力“双碳”目标实现贡献力量。

      2022年,世界首个白江±800kV特高压混合级联直流工程成功投运。南瑞继保提供了全新一代混合直流控制保护、换流阀等核心装备,解决了混合级联直流故障穿越等诸多难题,突显了公司在特高压直流输电核心装备技术上的国际领先地位。

      2022年,南瑞继保自主可控柔性直流换流阀研制成功并通过鉴定,切实推动前沿高端装备制造国产化,保障国家电力能源安全,践行行业领军企业责任担当。 

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【03】柔性交流输电技术,勇攀高峰谱写新篇章的领跑之路

      自1986年柔性交流输电(FACTS)概念被提出以来,各类新型设备相继面世,通过在交流线路加入串联或者并联的电力电子装备,以增强稳定性,提升输电能力,抑制系统振荡,提高电能质量和效率。南瑞继保依托其强大的科研生产能力,不仅研制出世界领先的产品,而且基于对电力系统特性的深刻把握,能使其发挥应有的作用。

      2005年起,南瑞继保全面拓展电力电子产业链,产品已经覆盖SVC、SVG、SFC、串补、可控高抗、融冰、光伏逆变器、电力电子变压器、电子负荷等核心应用,助力电网控制灵活性和稳定性水平提升。 

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      潮流控制是柔性交流输电领域前沿技术制高点。2015年起,南瑞继保连续突破统一潮流控制器(UPFC)和分布式潮流控制器(DPFC)关键技术,成功实施世界最高电压等级500kV苏南UPFC和国内首个220kV湖州DPFC示范工程。通过技术创新,有效挖掘现有电网供电潜能,为破解城市核心区域供电难题提供重要手段。 

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南瑞继保研究院副总工程师 方太勋

     “科研创新和产业融合发展,促进了南瑞继保电力电子装备在国际上树立起“NR”品牌。电力电子装备通过对电的灵活精细控制,提高电网稳定性和可靠性,改善电能质量,促进新能源高效利用,推动了电力行业发展和进步”。2022年,方太勋荣获IEEE PES Nari Hingorani FACTS贡献奖。


      坚持“做精主业、外延发展”战略,南瑞继保将科研和产业深度融合,建成了国内首屈一指的高端电力装备产业基地(博瑞电力),拥有世界最高电压等级的特高压试验大厅和业内最齐全的电力电子综合试验平台,建成工艺试验研究中心,可保证产品设计、生产、组装、品检、试验一站式完成,具有年产智能电力装备6000台套、储能装备10GWh,年实施直流换流阀、柔直换流阀等6-8个大型工程的产业化能力。已建成7个省级、市级智能车间,获评江苏省智能制造示范工厂,引领了电力装备制造业发展方向。 

博瑞电力副总经理 刘海彬

      

      大国重器,象征着南瑞继保人“促技术进步、保电力安全”的使命与担当,也承载着我们的希望和未来。以实干为舟、以奋斗作桨,未来的南瑞继保将会以更多的国之重器,让世界为之瞩目,让未来因我们的努力而更加美好!