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巴西高压直流输电运行情况及启示

刘云

刘云. 巴西高压直流输电运行情况及启示[J]. 现代电力, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
引用本文: 刘云. 巴西高压直流输电运行情况及启示[J]. 现代电力, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
LIU Yun. Operation Situation of Brazilian HVDC Transmission Grids and Several Enlightenments[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
Citation: LIU Yun. Operation Situation of Brazilian HVDC Transmission Grids and Several Enlightenments[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373

巴西高压直流输电运行情况及启示

doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
详细信息
    作者简介:

    刘云(1974),女,博士,教授级高级工程师,主要研究领域为电力系统及直流输电等,E-mail:liuyuncepri@sina.com

  • 中图分类号: TM73

Operation Situation of Brazilian HVDC Transmission Grids and Several Enlightenments

  • 摘要: 直流工程在巴西输电网中占据重要地位,建设和投运时间跨度大,工程运行、维护和管理考核具有本地特点。由于运维监管政策具有挑战性,巴西高压直流工程运维面临确保系统高可靠性和降低运营成本的双重压力。总体而言,背靠背直流工程整体运行情况良好,近年来的能量可用率一直维持在99%以上。从统计数据看,巴西长距离大容量直流输电工程的运行指标受不同设备运维状况影响大:阀和交流设备停电检修时间是影响工程能量可用率的主要原因;备品备件不足是导致换流变故障抢修时间延长的重要原因;长距离直流架空线路拉线塔比例高、线路维护任务重。中资企业丰富的特高压直流工程技术和管理经验有力地支撑了±800 kV 美丽山直流输电工程建设和运维,同时,工程实施需要应对中国和巴西两国管理体制、运营模式、标准体系等差异带来的特高压技术落地、入网和运行等方面的挑战。
  • 图  1  巴西电网骨干网网架

    Figure  1.  Backbone structure of Brazil power grid

    图  2  1991—2016年2回伊泰普±600 kV 直流输电工程运行指标

    Figure  2.  Operating indices of double circuit Itaipú±600 kV HVDC transmission projects from 1991 to 2016

    图  3  1991—2016年伊泰普双回±600 kV直流输电工程设备故障导致停运情况

    Figure  3.  Shutdown caused by equipment failures in the double circuit Itaipú ±600 kV HVDC transmission projects from 1991 to 2016

    图  4  2013—2017年±600 kV 马德拉I回 直流输电工程运行指标

    Figure  4.  Operating indices of the ±600 kV Madeira I HVDC project from 2013 to 2017

    图  5  2014-—2016年±600 kV马德拉I 回直流输电工程按设备故障分类的故障停运情况

    Figure  5.  Shutdown classified by equipment failures in ±600 kV Madeira I HVDC transmission project from 2014 to 2016

    图  6  2014—2017年±600 kV 马德拉I 回直流输电平均罚款比例

    Figure  6.  PVI of ±600 kV Madeira I HVDC transmission project from 2014 to 2017

    图  7  2013—2017年马代拉双回背靠背工程的能量可用率

    Figure  7.  Energy availability of two Madeira back-to-back units from 2013 to 2017

    图  8  2017—2018年度各输电公司年度运营许可收入

    Figure  8.  RAP of the Brazilian power transmission companies from 2017 to 2018

    图  9  巴西高压直流输电设施和高压交流输电线路的年度运营许可收入占比和年度运营收入扣减占比

    Figure  9.  RAP and PV ratio of Brazilian HVDC transmission facilities and HVAC transmission lines

    图  10  2016 年某EB电力公司高压直流输电和高压交流输电的年度运营许可收入和年度运营收入扣减.

    Figure  10.  RAP and PV of HVDC transmission project and HVAC transmission projects of a certain EB power company in 2016

    图  11  2016 年某EN电力公司高压直流输电和高压交流输电的年度运营许可收入和年度运营收入扣减

    Figure  11.  RAP and PV ratio of HVDC transmission project and HVAC transmission project of a certain EN power company

    图  12  2003—2018年国网公司高压直流工程单极年平均强迫停运次数

    Figure  12.  Annual mean forced single-pole shutdown times of SGCC HVDC projects from 2003 to 2018

    表  1  巴西电网中已投运和规划的高压直流输电工程

    Table  1.   HVDC projects having been put into operation and planned in Brazil power grid

    工程名称厂家送端交流网直流线路受端交流网额定功率
    /MW
    输电距离
    /km
    投运年份备注
    电压
    /kV
    频率
    /Hz
    电压
    /kV
    电压
    /kV
    频率
    /Hz
    伊泰普I回ABB/ASEA50050± 600345603,150 7921984/1985伊泰普水电站电力外送东南电网
    伊泰普II回ABB/ASEA50050± 600345603,150 8201987
    乌鲁瓜亚纳
    背靠背
    ABB23060±17.913250 501994巴西南部和阿根廷联网
    加拉比背靠背I回ABB50050±70 500601,1002000巴西南部乌拉圭联网
    加拉比
    背靠背II回
    ABB50050±70 500601,1002002
    马代拉背靠背I回ABB50060±51 23060 4002012马代拉河的吉拉乌 和圣安东尼奥两座水电厂供应当地西北 阿克里州 和 朗多尼亚州 电网)
    马代拉背靠背II回ABB50060±51 23060 4002013
    马代拉I回ABB50060± 600500603,1502,3862013马代拉河的吉拉乌 和圣安东尼奥两座水电厂电力外送巴西东南电网
    马代拉II回阿尔斯通50060± 600500603,1502,3862016
    美丽山I回SIEMENS50060± 800500604,0002,1402017美丽山水电厂电力外送巴西东南电网
    美丽山II回国家电网公司50060± 800500604,0002,5382019
    塔巴究斯-A规划中50060± 800500604,0001,940
    塔巴究斯-B规划中50060± 800500604,0001,940
    帕劳阿佩巴斯- 阿西斯II规划中50060500604,0001,460
    杜特拉总统市-西尔瓦尼亚规划中5006050060
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    表  2  1991—2016年双回±600 kV伊泰普直流输电工程重要设备故障原因导致停运情况

    Table  2.   Main shutdown caused by equipment failures in the double circuit Itaipú ±600 kV HVDC transmission projects from 1991 to 2016

    序号故障发生日期故障设备故障描述恢复投运日期设备故障停运时间/h等效计划能量
    不可用时间/h
    等效计划能量
    不可用率/%
    11997-5-21第 II 回直流输电线路大风导致第 II 回直流输电线路2级塔倒塔,2级塔损坏5月26日111.3111.31.3%
    21998-10-8第 II 回直流输电线路大风导致9级塔倒塔10月17212.8212.82.4%
    32004-7-16整流侧5号换流变整流侧5号换流变故障,备用变不可用10月25日2393.82598.56.8%
    42004-11-10整流侧7号换流变整流侧7号换流变故障,备用变不可用12月16日 859.35214.82.4%
    52005-9-4第I 回直流输电线路大风导致1级塔倒塔,2级塔损坏9月9日116.71.3%
    62009-3-13整流侧3号阀阀冷系统漏水引发火灾4月9日634.3158.61.8%
    72012-12-6第 II 回直流输电线卡车碰撞导致1级塔倒塔,2级塔损坏12月11日 113.271.3%
    82014-6-7第I 回直流输电线路大风导致2级塔倒塔6月12日118.31.35%
    92014-3-29整流侧第 II 回极2的2次/6次直流滤波器的直流电流互感器直流滤波器的直流电流互感器爆炸4月6日192.1 96.01.09%
    102014-4-2整流侧1号换流阀整流侧1号换流阀的电容器漏油引发火灾,部分阀备件不可用2015年3月29日6554.3
    (2014年)
    1638.6
    (2014年)
    18.7%
    (2014年)
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    表  3  2014—2016年±600 kV 马德拉I 回直流输电工程按设备原因分类的故障停运情况

    Table  3.   Shutdown due to equipments failures in ±600 kV Madeira I HVDC transmission project from 2014 to 2016

    参数2014年2015年2016年2014—2016年
    总计
    交流设备(AC-E)次数5 9 1 15
    时间4.8913.841.6020.33
    阀(V)次数2 0 2 4
    时间28.38 0 0.2128.59
    控制保护(C&P)次数2 2 2 6
    时间1.66 0.585.03 7.27
    直流设备(DC-E)次数3 0 2 5
    时间6.770 0.52 7.29
    其他(O)次数0 1 1 2
    时间0 39.551.1040.65
    总计(AC-E)次数12 12 8 32
    时间41.7 53.978.46104.13
      注:时间单位为h。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-05
  • 刊出日期:  2021-02-07

巴西高压直流输电运行情况及启示

doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
    作者简介:

    刘云(1974),女,博士,教授级高级工程师,主要研究领域为电力系统及直流输电等,E-mail:liuyuncepri@sina.com

  • 中图分类号: TM73

摘要: 直流工程在巴西输电网中占据重要地位,建设和投运时间跨度大,工程运行、维护和管理考核具有本地特点。由于运维监管政策具有挑战性,巴西高压直流工程运维面临确保系统高可靠性和降低运营成本的双重压力。总体而言,背靠背直流工程整体运行情况良好,近年来的能量可用率一直维持在99%以上。从统计数据看,巴西长距离大容量直流输电工程的运行指标受不同设备运维状况影响大:阀和交流设备停电检修时间是影响工程能量可用率的主要原因;备品备件不足是导致换流变故障抢修时间延长的重要原因;长距离直流架空线路拉线塔比例高、线路维护任务重。中资企业丰富的特高压直流工程技术和管理经验有力地支撑了±800 kV 美丽山直流输电工程建设和运维,同时,工程实施需要应对中国和巴西两国管理体制、运营模式、标准体系等差异带来的特高压技术落地、入网和运行等方面的挑战。

English Abstract

刘云. 巴西高压直流输电运行情况及启示[J]. 现代电力, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
引用本文: 刘云. 巴西高压直流输电运行情况及启示[J]. 现代电力, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
LIU Yun. Operation Situation of Brazilian HVDC Transmission Grids and Several Enlightenments[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
Citation: LIU Yun. Operation Situation of Brazilian HVDC Transmission Grids and Several Enlightenments[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(1): 32-40. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
    • 与中国能源分布相似,巴西能源中心和负荷中心呈逆向分布。巴西以水电为主,水电中心远离里约和圣保罗等南部和东南部负荷中心。水电资源分布和区域经济发展的不均衡性决定了需要在更大范围内进行电力资源优化配置。高压直流工程在伊泰普、马德拉河上游以及美丽山大型水电中心的电力外送中占据重要地位,满足了电网长距离、大容量的输电需求。同时,巴西与周边多个国家的电网频率不同,背靠背直流工程在巴西与周边国家非同步国际联网和电能交换中发挥了重要作用[1-6]

      巴西直流输电工程发展历史长,积累了大量设计、建设和运营的数据及经验[7-8]。目前,中资企业已经拥有巴西新投运的美丽山直流输电工程特许经营权。依托中资企业丰富的特高压直流输电工程经验和结合巴西直流输电工程的本地特点,美丽山直流输电工程从多方面入手确保工程长期安全稳定运行 [9-11]

    • 20世纪80年代投运的巴西伊泰普电力外送 ± 600 kV直流输电工程是巴西直流输电发展史上的里程碑。随后,巴西陆续建设了乌鲁瓜亚纳、加拉比(2单元)等项背靠背直流联网输电工程,分别实现了与邻国阿根廷和乌拉圭电网非同步联网。近十多年,巴西直流输电工程发展迅速,陆续建成投运了马代拉(圣安东尼奥水电站、吉拉乌水电站)和美丽山等4项电力外送高压直流输电工程。截止2019年底,巴西已投运高压直流输电工程11项,其中长距离输电工程6项,背靠背工程5项。未来还将规划建设长距离高压直流输电工程4项,加强北电南送输电和联网通道,见图1表1[3-4,12]

      图  1  巴西电网骨干网网架

      Figure 1.  Backbone structure of Brazil power grid

      表 1  巴西电网中已投运和规划的高压直流输电工程

      Table 1.  HVDC projects having been put into operation and planned in Brazil power grid

      工程名称厂家送端交流网直流线路受端交流网额定功率
      /MW
      输电距离
      /km
      投运年份备注
      电压
      /kV
      频率
      /Hz
      电压
      /kV
      电压
      /kV
      频率
      /Hz
      伊泰普I回ABB/ASEA50050± 600345603,150 7921984/1985伊泰普水电站电力外送东南电网
      伊泰普II回ABB/ASEA50050± 600345603,150 8201987
      乌鲁瓜亚纳
      背靠背
      ABB23060±17.913250 501994巴西南部和阿根廷联网
      加拉比背靠背I回ABB50050±70 500601,1002000巴西南部乌拉圭联网
      加拉比
      背靠背II回
      ABB50050±70 500601,1002002
      马代拉背靠背I回ABB50060±51 23060 4002012马代拉河的吉拉乌 和圣安东尼奥两座水电厂供应当地西北 阿克里州 和 朗多尼亚州 电网)
      马代拉背靠背II回ABB50060±51 23060 4002013
      马代拉I回ABB50060± 600500603,1502,3862013马代拉河的吉拉乌 和圣安东尼奥两座水电厂电力外送巴西东南电网
      马代拉II回阿尔斯通50060± 600500603,1502,3862016
      美丽山I回SIEMENS50060± 800500604,0002,1402017美丽山水电厂电力外送巴西东南电网
      美丽山II回国家电网公司50060± 800500604,0002,5382019
      塔巴究斯-A规划中50060± 800500604,0001,940
      塔巴究斯-B规划中50060± 800500604,0001,940
      帕劳阿佩巴斯- 阿西斯II规划中50060500604,0001,460
      杜特拉总统市-西尔瓦尼亚规划中5006050060
    • 巴西直流工程建设和投运时间跨度较大,关键设备供应商多,管理考核方式不同。有些工程运行已经超过30年设计寿命或首个特许经营权期限,有些工程时间较短。不同工程不同运行阶段数据综合体现了巴西直流工程建设、运行和维护特点。

    • 伊泰普直流输电工程的I回极1和极2分别于1984年和1985年投运;II回双极于1987年投运。考虑到部分主设备已超过工程设计寿命,运维单位已经密切监视并持续更新了部分设备,显著影响近年运行的统计数据。因此,本次重点分析1991—2016年工程运行情况[13-17]

      1991—2016年,伊泰普 ±600 kV直流输电工程能量可用率(energy availability,EA),第I 回双极平均能量可用率95.05%,第 II 回双极平均能量可用率95.85%,具体情况见图2[14-17]

      图  2  1991—2016年2回伊泰普±600 kV 直流输电工程运行指标

      Figure 2.  Operating indices of double circuit Itaipú±600 kV HVDC transmission projects from 1991 to 2016

      按照引起停运的故障设备分类,总故障停运次数和故障处理时间情况见图3

      图  3  1991—2016年伊泰普双回±600 kV直流输电工程设备故障导致停运情况

      Figure 3.  Shutdown caused by equipment failures in the double circuit Itaipú ±600 kV HVDC transmission projects from 1991 to 2016

      阀和交流设备故障引起的停运时间占总停运时间75%,是影响工程能量可用率的主要原因。表2列出历年来伊泰普 ±600 kV直流输电工程导致能量强迫不可用率(forced energy unavailability,FEU)超过1%的10次严重设备故障情况,其中直流线路倒塔故障5次,换流变故障2次,阀火灾2次,直流电流互感器爆炸1次。

      表 2  1991—2016年双回±600 kV伊泰普直流输电工程重要设备故障原因导致停运情况

      Table 2.  Main shutdown caused by equipment failures in the double circuit Itaipú ±600 kV HVDC transmission projects from 1991 to 2016

      序号故障发生日期故障设备故障描述恢复投运日期设备故障停运时间/h等效计划能量
      不可用时间/h
      等效计划能量
      不可用率/%
      11997-5-21第 II 回直流输电线路大风导致第 II 回直流输电线路2级塔倒塔,2级塔损坏5月26日111.3111.31.3%
      21998-10-8第 II 回直流输电线路大风导致9级塔倒塔10月17212.8212.82.4%
      32004-7-16整流侧5号换流变整流侧5号换流变故障,备用变不可用10月25日2393.82598.56.8%
      42004-11-10整流侧7号换流变整流侧7号换流变故障,备用变不可用12月16日 859.35214.82.4%
      52005-9-4第I 回直流输电线路大风导致1级塔倒塔,2级塔损坏9月9日116.71.3%
      62009-3-13整流侧3号阀阀冷系统漏水引发火灾4月9日634.3158.61.8%
      72012-12-6第 II 回直流输电线卡车碰撞导致1级塔倒塔,2级塔损坏12月11日 113.271.3%
      82014-6-7第I 回直流输电线路大风导致2级塔倒塔6月12日118.31.35%
      92014-3-29整流侧第 II 回极2的2次/6次直流滤波器的直流电流互感器直流滤波器的直流电流互感器爆炸4月6日192.1 96.01.09%
      102014-4-2整流侧1号换流阀整流侧1号换流阀的电容器漏油引发火灾,部分阀备件不可用2015年3月29日6554.3
      (2014年)
      1638.6
      (2014年)
      18.7%
      (2014年)

      双回±600 kV 伊泰普直流输电工程总计配置48台在运和8台备用换流变压器。从投运至2014年,换流变压器故障27次。按照故障类型分类,除1次为外部短路外,其他26次均为换流变压器交、直流绕组本体故障。按照故障发生的时间分类,1983/1985—1990年故障12次,1991—2000年故障2次,2001—2014年故障13次,呈现出典型的浴盆曲线。换流变压器和换流阀故障均发生因备件不足或备品不可用导致抢修时间延长,工程长期停运的情况。

      据统计,1993—2014年,伊泰普±600 kV2回直流输电线路故障237次,其中全压再启动成功的瞬时故障156次(65.8%),平均0.441次/(极·100 km·年);降压再启动成功的瞬时故障21次(8.9%),平均0.059次/(极·100 km·年);永久故障60次(25.3%),平均0.170次/(极·100 km·年)。主要故障原因是雷电、大风、火灾、树木、车辆撞击铁塔等。

    • ±600 kV 马代拉I 回直流输电工程于2013年投运。±600 kV 马代拉 II回直流输电工程持续监测和更新接地极和主控制系统,运行方式受到影响,此次不纳入讨论[18-21]

      2013—2016年,±600 kV 马代拉I 回直流输电工程年能量可用率均大于99%,2017年为95.03%,详情见图4[22-23]

      图  4  2013—2017年±600 kV 马德拉I回 直流输电工程运行指标

      Figure 4.  Operating indices of the ±600 kV Madeira I HVDC project from 2013 to 2017

      按照设备故障类型分类,2014—2016年不同类型设备停运检修情况见表3,其中,换流变压器和交流设备停电检修时间占总停运时间54.8%,是影响工程能量可用率的主要原因[22-23]图5为2014—2016年±600 kV 马代拉I 回直流输电工程按设备原因分类的故障停运情况。

      表 3  2014—2016年±600 kV 马德拉I 回直流输电工程按设备原因分类的故障停运情况

      Table 3.  Shutdown due to equipments failures in ±600 kV Madeira I HVDC transmission project from 2014 to 2016

      参数2014年2015年2016年2014—2016年
      总计
      交流设备(AC-E)次数5 9 1 15
      时间4.8913.841.6020.33
      阀(V)次数2 0 2 4
      时间28.38 0 0.2128.59
      控制保护(C&P)次数2 2 2 6
      时间1.66 0.585.03 7.27
      直流设备(DC-E)次数3 0 2 5
      时间6.770 0.52 7.29
      其他(O)次数0 1 1 2
      时间0 39.551.1040.65
      总计(AC-E)次数12 12 8 32
      时间41.7 53.978.46104.13
        注:时间单位为h。

      图  5  2014-—2016年±600 kV马德拉I 回直流输电工程按设备故障分类的故障停运情况

      Figure 5.  Shutdown classified by equipment failures in ±600 kV Madeira I HVDC transmission project from 2014 to 2016

      典型故障情况包括:

      1)2015年9月28日,受端阿拉拉夸拉2 换流站更换1相备用换流变耗时8.8 d,占当年能量不可用率的63.2%。

      2)2015年10月10日,抢修接地极线路倒塔故障,耗时7.1 d,未影响直流送电。

      3)2016年10月16日,抢修极2阀水冷系统泄漏故障,耗时25.28 h,占当年能量不可用率的29.8%。

      4)2017年3月23日,受端阿拉拉夸拉2 换流站处理极1换流变A相有载分接开关故障,耗时41.63 d,占当年能量不可用率的57.4%。原因是换流变有载分接开关操作部件因顶盖密封不良发生漏水,导致部件长期浸水锈蚀严重,存在导致换流变爆炸的风险。此外,还发现有载开关部件存在两处裂纹及绝缘不足等异常。

      此外,由于当地水库变更设计,洪水淹没铁塔基础,导致直流线路若干铁塔异地安装,耗时82.6 h。这属于免责范围,不执行罚款。

      2014—2015年,±600 kV 马代拉II 回高压直流线路多次受到破坏,超过20级塔受损。特许权公司组织大力量进行抢修,抢修费用超过1000万雷亚尔。由于多种原因,该线路运行情况受到一定限制。

      2014—2017年,±600 kV 马代拉I 回 直流输电工程按照REN 191/2005、REN 729/2016和REN 669/2015等巴西输电监管规则,从政府获取特许经营收益,平均罚款(parcela variável por indisponibilidade, PVI)比例为5.11%,各季度在0~24%间浮动,详见图6

      图  6  2014—2017年±600 kV 马德拉I 回直流输电平均罚款比例

      Figure 6.  PVI of ±600 kV Madeira I HVDC transmission project from 2014 to 2017

    • 5个直流背靠背单元总体运行情况良好。乌鲁瓜亚纳背靠背单元2015—2017 年能量可用率分别为99.84%,99.48%,99.45%。从2014年至今,马代拉两回背靠背工程能量可用率一直维持在99%以上,如图7所示。配合设备计划检修是影响背靠背直流能量可用率的主要原因。

      图  7  2013—2017年马代拉双回背靠背工程的能量可用率

      Figure 7.  Energy availability of two Madeira back-to-back units from 2013 to 2017

      ±800 kV 美丽山直流输电工程投运时间短,暂不统计运行情况。

    • 特许经营公司(sociedade de propósito específico,SPE)是巴西输电行业的主体,负责确保所辖输电系统可靠、可用。交、直流工程运营收益(receita annual permitida,RAP)计算主要依据3项监管规则[24-27]

      1)REN 191/2005—年许可收益和支付基数的定义(definição das FTs e pagamentos base)。

      2)REN 729/2016—公共输电服务质量(qualidade do serviço público de transmissão de energia elétrica)。

      3)REN 669/2015—最低检修要求(requisitos mínimos de manutenção)。

      巴西输电企业众多,规模和管理水平差别大。截至 2018 年9 月,巴西共有 125 家输电公司,203 项输电特许权经营合同。2017—2018年,巴西各输电公司运营年度许可收入(RAP)情况见图8

      图  8  2017—2018年度各输电公司年度运营许可收入

      Figure 8.  RAP of the Brazilian power transmission companies from 2017 to 2018

      交流工程运维年度罚款与年度收入比例,全输电行业整体稳定在1%~2%左右。直流输电工程每年运维罚款比例波动大,总体偏高,见图9

      图  9  巴西高压直流输电设施和高压交流输电线路的年度运营许可收入占比和年度运营收入扣减占比

      Figure 9.  RAP and PV ratio of Brazilian HVDC transmission facilities and HVAC transmission lines

      若干电力公司交直流收入和罚款差别更大。例如,某EB输电公司,2016年高压直流输电工程年度运营收入扣减(PV)率为6.7%,而同期高压交流输电工程为1.4%,见图9;EN公司则分别为5.2%和1.4%,见图10图11。两家公司直流输电工程年度运营收入扣减率均超过交流工程的3倍。

      图  10  2016 年某EB电力公司高压直流输电和高压交流输电的年度运营许可收入和年度运营收入扣减.

      Figure 10.  RAP and PV of HVDC transmission project and HVAC transmission projects of a certain EB power company in 2016

      图  11  2016 年某EN电力公司高压直流输电和高压交流输电的年度运营许可收入和年度运营收入扣减

      Figure 11.  RAP and PV ratio of HVDC transmission project and HVAC transmission project of a certain EN power company

      目前,在同样的监管和考核规则下,与交流输电工程相比,高压直流工程已承受更加激进的运维罚款比例,产生直流输电工程投资与收益事实上的显著失衡。高压直流输电工程改善动态和静态系统性能的贡献未受到合理的经济补偿和奖励,导致投资者对直流输电工程投资收益产生疑虑。

      依托中国长期积累的完备的高压直流工程运营管理制度,除逐步完善工程自身运维管理制度外,美丽山特高压直流工程团队正在参与巴西监管规则调整进程,加大中国高压直流工程管理和行业监管规则和经验推介力度,扩大行业技术和管理共识,扭转对高压直流输电工程不利的运维监管局面。例如,依托中国特高压常规采用的低负荷时期预防性检修和带电检修消缺等方案,持续深入分析和广泛讨论优化巴西最小检修策略本地化实施路径,优化直流系统检修计划和方案,兼顾提高系统可靠性和降低运营成本。

    • 巴西的地理和气候条件优越,影响直流输电线路运行的主要灾害依次为雷电,火灾,植物生长,农用车事故。输电系统架空线路设计、建设和运维充分适应了当地实际情况。

    • 与中国高压输电线路以自立塔为主不同,巴西架空线路中拉线塔比例普遍较大,极大地节省了工程材料和建设投资。例如,±600 kV 伊泰普高压直流输电线路约80%为拉线塔,典型重量为5T;而自立塔典型重量约为9T。±800 kV 美丽山I 回高压直流输电线路拉线塔占71%,自立塔占29%。±800 kV 美丽山II 回拉线塔占70%,自立塔占30%。

    • 直流线路途经地区植被茂盛,尤其是±800 kV 美丽山直流线路途经广大的亚马逊雨林地区,植被清理任务重,年植被清理面积约为线路走廊的5%。此外,人为破坏情况时有发生。直流线路途经大量原始部落和治安复杂地区,人为破坏线塔情况占据一定比例。火灾和车辆机械碰撞铁塔也有发生。例如,2017年1月底,±600 kV马代拉 II回直流线路发生人为破坏铁塔,检修人员修复,并对75级塔进行检查。

    • 伊泰普、马代拉和美丽山电力外送均分别建设两回长距离直流输电工程,线路走廊同向建设,大部分地理位置相近。线路维护方面材料和人员已经形成良好的协同效应。

    • 美丽山特高压直流输电工程设备运维着力应对多方面挑战:一是设备厂家众多,巴西境外采购比例高,部分设备供货周期长;二是巴西境内直流输电工程运维人员和队伍跨工程协作比例低。工程注重依托和借鉴中资企业严密的专业技术管理体系和运维人员丰富的经验、充实工程备品备件、完善快速巴西境外零部件采购运输服务体系、完善高效的海外特高压直流输电工程的运维体系、构建严密的本地设备服务的支撑体系等,有力地支撑了工程的建设和长期运维。截止2019年底,国家电网公司已经建设投运10回±800 kV特高压直流输电工程,线路总长17245 km,总换流容量167.2 GW,强迫停运次数和强迫能量不可用率等关键可靠性指标居于世界前列。国网公司高压直流输电工程历年单极年平均强迫停运次数,从2003年的3.5次/极年降低至2019年的0.2次/极年,降低了94.3%,见图12[9]

      图  12  2003—2018年国网公司高压直流工程单极年平均强迫停运次数

      Figure 12.  Annual mean forced single-pole shutdown times of SGCC HVDC projects from 2003 to 2018

    • ±800 kV美丽山直流输电工程运维需要应对与中国不同的管理和考核体系的挑战。一是特许经营公司通过合同协议等协调和兄弟电力企业间运营活动。各公司技术管理经验和水平参差不齐,立足各自所辖资产设备安全性,执行各自企业的标准,导致协调工作难度大。二是巴西直流输电工程运营监管和考核规则严苛,特许经营公司面临的运营压力大。

    • 高压直流输电工程在巴西输电网中占据重要地位。截止2019年底,巴西已投运11项高压直流输电工程,未来还将规划建设4项长距离高压直流输电工程。巴西背靠背直流工程整体运行情况良好。长距离直流输电工程能量可用率受阀、换流变和交流设备运行工况及检修时间影响大,同时,直流输电线路运维工作量大。巴西高压直流输电工程运营的监管和考核规则具有挑战性,特许运营工作面临提高运行可靠性和降低运营成本的双重压力。依托丰富的高压直流工程技术和管理经验,中资企业有力支撑 美丽山直流输电工程建设和运维,并有利于中国特高压技术国际化道路行稳致远。

参考文献 (27)

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