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国产突破 数智赋能——甘肃庆阳换流站开启能源输送新篇章

5月8日,国内首个“风光火储一体化”大型综合能源基地外送项目顺利通过168小时试运行,正式投入生产运行。

作为电源外送“始发站”的甘肃庆阳换流站工程,不仅是国家首批数字化换流站应用工程,也是首批基于数字化e基建2.0应用工程。中国能建天津电建在项目建设过程中,积极探索创新,实现从传统“生产线”模式向“实验室”创新模式的转变,在“存量空间”中挖掘“增量价值”,推动成果转化落地。


国产“心脏”突破技术“卡脖子”难题

让“心脏”焕新,打破电力装备“卡脖子”困局。随着168试运结束,电流如巨龙般从陇东奔腾至齐鲁,宣告特高压换流变压器国产分接开关成功实现工程化应用,彻底填补国内技术空白,攻克电力装备国产化关键难题。作为换流站的“心脏”,换流变压器肩负着交直流转换重任,正如庆阳换流站项目经理穆卫华所比喻,换流变压器有载分接开关如同汽车的自动“变速箱”,承担着调节电压、负荷、电流的关键任务。这一全自主研发的设备,以超1000个精密零部件、年均6000余次毫秒级切换的复杂运作,每次切换涉及9个过程,400多个零部件需在毫秒级的时序内精密配合,且涉及电、热、力多场耦合作用,制造难度极大。此前,这项技术长期被国外少数厂家垄断,一旦故障,更换进口产品订货周期长达3至4个月。如今,国产化的实现,大幅降低了成本与风险。

给“大脑”换芯,激活电力设备自主基因。在换流站控制保护室,搭载国产自主可控芯片的直流控制保护系统化身“智慧大脑”,“它只有指甲盖大小,但是正以每秒20亿次的算力守护换流站安全运行。”穆卫华介绍。相较传统进口芯片,其将保护装置动作时间与控制系统响应精度压缩至毫秒级,数据处理速度提升30%,标志我国电力二次设备核心器件实现自主可控,为行业发展提供宝贵实践经验。

为“车间”除尘,数智化解安装难题。在占地达换流站四分之一的750千伏GIS设备室,2209个设备单元有序排列,宛如一座超大型“精密车间”。“我们常说‘眼里容不得一粒沙子’,用这句话形容这里再贴切不过。”穆卫华说,因设备对洁净度要求近乎苛刻(百万级洁净度标准),即每立方米空气中直径大于或等于0.5微米的浮游尘埃量不超过3520万粒,直径大于或等于5微米的浮游尘埃量不超过29万粒,陇东地区一年有近百天会出现八级以上大风和扬尘天气,频发的扬尘天气成为安装“拦路虎”。工程团队为这座“车间”配备数智“防护盾”,以“双回路空气净化+移动防尘罩”组合方案,搭配数字化监控与物联网传感器实时监测,让微粒无所遁形,确保GIS设备安装与充电试验一次性成功。

让创新“扎根”,科技驱动全链升级。天津电建以庆阳换流站为创新沃土,秉持“敢”为人先、“干”字当头、“赶”超跨越的精神,与业主协同开展11项科技项目。从为分接开关加装在线监测“眼睛”,到借助“e基建”2.0平台实现工程管理“智慧升级”,这座换流站全面采用自主研发技术装备,以科技创新为笔,书写重大装备全产业链自主可控新篇章,为电网安全稳定运行筑牢科技防线。


甘肃庆阳换流站航拍


全能“管家”打造智慧工地新范式

全能“管家”智慧工地模式,实现了技术、检测、安装、安全的高维度“智能”运转模式。

让图纸“说话”。天津电建将设计单位提供的三维图纸进行轻量化处理,并与工程多方面管理相结合。通过对GIM文件管理属性的标签编辑,实现模型从设计、建设到运行的一站式管理。项目总工程师王俊宇形象地表示,可视化的三维虚拟换流站和分析技术,如同为现场作业人员佩戴了VR眼镜,便于对生产布局方案进行评估和优化。在作业过程中,通过对工艺流程、物流配送和安装过程的仿真,能够直观展示未来换流站实际场景,避免设计错误与资源浪费,提升工作效率。同时,基于BIM和GIS技术构建周边地形地貌与交通运输虚拟场景,结合倾斜摄影技术,实现全场景数字化展现与分析,为履约奠定良好基础。

让设备“打卡”。在工程质量监测方面,项目部为混凝土“量体温”,通过在混凝土监测点埋入温度传感器,实时收集温度数据,当混凝土内外温差等超出规范要求时,系统自动发出养护警报并提供养护措施。在安全管理上,在脚手架部署无线倾斜采集传感器,实时监测架体倾斜角度和位移变化,一旦出现异常自动报警。针对风险作业,项目实行分级管理,对三级及以上风险作业面使用移动布控球监控,智慧工地系统可实现画面查看、远程操作等功能,确保履约安全。现场经理董克忠表示,数据化评估有助于合理安排工作节奏,针对不同风险等级作业实施差异化监督管控。此外,天津电建还通过线上线下结合的安全监督方式,应用信息系统分析监督情况,做好违章查处和隐患排查的闭环管理。

让磁场“传信”。考虑到陇东站地理位置特殊,天津电建采用无线组网及太阳能自供电方式,部署监控设备,搭建“预警枪机+太阳能自供电系统+无线网桥+预警”平台,运用AI识别技术实时识别作业人员安全违章行为,涵盖边坡监测、塔吊防碰撞监测等多种“安全哨兵”智慧监测系统,以及换流变油温、抽真空等“电子医生”智慧安装系统,提升安全管控能力。

让电波“跑腿”。庆阳换流站支持北斗卫星信号,测量精度高,并在围墙、厂房等区域布设沉降监测传感设备,实现基础数字化全方位监测,有效防灾减灾。现场将BIM(建筑信息模型)、GIS(地理信息系统)、物联监测、人工智能分析等“千里眼”“顺风耳”前沿技术深度融合,从履约人员到车辆机械,从细微操作到整体布局,这张“智慧网络”对安全质量关键点进行360度无死角监测,为工程建设筑牢坚固防线。

天津电建凭借在特高压换流站建设领域积累的丰富经验,针对±800千伏庆阳换流站工程的独特性,加强数智技术的深度应用,为庆阳换流站的建设和运行带来了显著效益,也为我国能源领域的绿色低碳、数字化转型提供了成功范例。未来,随着技术的不断发展和创新,庆阳换流站有望在能源输送领域发挥更大作用,为我国能源结构调整和可持续发展贡献更多力量。