在中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司的發(fā)展歷史中，從不缺“第一”和“之最”，“我們干的就是第一的活兒”，南網(wǎng)人的豪邁溢于言表。在其眾多項(xiàng)目中有一項(xiàng)工程被稱為“南網(wǎng)一號工程”，在19個(gè)方面達(dá)到世界領(lǐng)先，這就是烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示范工程（簡稱：昆柳龍直流工程）。

由南方電網(wǎng)投資建設(shè)的國家西電東送重點(diǎn)工程——昆柳龍直流工程，是目前世界上第一條±800千伏特高壓多端混合直流輸電“高速路”。工程總投資約242.5億元，輸送容量800萬千瓦，橫跨云南、貴州、廣西、廣東四?。ㄗ灾螀^(qū)），全長1452公里。

此項(xiàng)工程有許多標(biāo)簽，南方電網(wǎng)公司成立以來技術(shù)挑戰(zhàn)最多、攻關(guān)難度最大、預(yù)期成果最多、示范意義最大的工程項(xiàng)目。高質(zhì)量建成昆柳龍直流工程并掌握全套核心技術(shù)、形成知識產(chǎn)權(quán)體系，不僅有助于我國占領(lǐng)特高壓多端直流、柔性直流輸電技術(shù)的制高點(diǎn)，而且將進(jìn)一步提升我國特高壓柔直裝備制造業(yè)總體水平和競爭力，以實(shí)際行動(dòng)落實(shí)黨中央的決策部署和能源戰(zhàn)略。

“強(qiáng)大心臟”“智慧大腦”

特高壓多端柔直技術(shù)取得新突破

柔直昆柳龍直流工程受端兩個(gè)換流站均采用柔性直流輸電，柔直換流閥是柔性直流輸電的關(guān)鍵設(shè)備之一，對于工程的重要性類似于心臟之于人體。

在昆柳龍直流工程之前，世界上的柔性直流工程最高電壓僅達(dá)到±500千伏。將電壓提高到±800千伏特高壓等級，意味著這個(gè)超級強(qiáng)大的“心臟”將要承擔(dān)特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量清潔水電轉(zhuǎn)換為日常使用的交流電重任。

新技術(shù)和新設(shè)備在工程中的應(yīng)用，需要面對更多的挑戰(zhàn)。為了讓這顆強(qiáng)大的“心臟”跳動(dòng)起來，柔直換流閥攻關(guān)團(tuán)隊(duì)組織國內(nèi)相關(guān)科研院所及設(shè)備廠家，圍繞柔直閥功率模塊高可靠保護(hù)技術(shù)、提高柔直閥和閥控可靠性、特高壓柔直閥閥控技術(shù)、國產(chǎn)功率器件應(yīng)用等8個(gè)攻關(guān)方向開展攻關(guān)。

從概念到具體方案，再從研究設(shè)計(jì)到實(shí)施，歷經(jīng)50多次專題技術(shù)交流會(huì)，30余次現(xiàn)場試驗(yàn)見證，8次攻關(guān)組大會(huì)，特高壓柔直閥參數(shù)確定、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)等40余項(xiàng)關(guān)鍵問題終于被解決。由于昆柳龍直流工程柔直換流閥技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢明顯，居柔性直流工程行業(yè)前列，一些先進(jìn)技術(shù)不僅應(yīng)用于即將建設(shè)的海上柔直項(xiàng)目，還將被國外廠家所借鑒。

如果說柔直換流閥是工程的“心臟”，那么多端混合直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)就是工程“大腦”。它功能多、系統(tǒng)復(fù)雜，性能要求高，對設(shè)備啟停、功率升降、站間協(xié)調(diào)、執(zhí)行保護(hù)等均起到關(guān)鍵作用。

作為世界上首個(gè)特高壓多端混合直流工程，昆柳龍直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)研發(fā)實(shí)現(xiàn)了從0到1的跨越。柔性直流與常規(guī)直流的技術(shù)特性、控制方式各不相同，南方電網(wǎng)公司在世界上首次提出混合直流輸電系統(tǒng)，把這兩項(xiàng)技術(shù)疊加在一起。此舉在世界上尚無任何工程經(jīng)驗(yàn)可循。

系統(tǒng)集成與控制保護(hù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員從2018年開始長期駐廠，先后開展11輪次集中攻關(guān)，重點(diǎn)攻克系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化、柔直閥組控制與閥控時(shí)序配合、HSS保護(hù)配置等技術(shù)難題。

“針對試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，特別是46項(xiàng)重大技術(shù)問題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過多輪深入討論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了全面突破，解決了三端混合協(xié)調(diào)控制等46項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問題和956個(gè)一般性策略，為后續(xù)工程的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐?！?南方電網(wǎng)超高壓公司計(jì)劃發(fā)展部總經(jīng)理、系統(tǒng)集成與控制保護(hù)攻關(guān)組組長胡蓉說。

更難的挑戰(zhàn)，是如何解決柔性直流工程架空線路故障自清除難題。之前，這是僅在教科書上出現(xiàn)過的案例。昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次討論，最終確定采用“全橋+半橋”混合橋結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)減少了直流斷路器等復(fù)雜昂貴設(shè)備，造價(jià)低、損耗小，可靠性更高，成功的實(shí)踐使昆柳龍直流工程成為世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)架空線路故障自清除及再啟動(dòng)的柔性直流輸電工程。

國產(chǎn)設(shè)備 核心技術(shù)

實(shí)現(xiàn)世界首次常規(guī)直流與柔性直流握手

在保證設(shè)備質(zhì)量可靠、保障工程優(yōu)質(zhì)投產(chǎn)的基礎(chǔ)上，南方電網(wǎng)超高壓公司積極推動(dòng)柔直關(guān)鍵設(shè)備和器件國產(chǎn)化。直流系統(tǒng)最關(guān)鍵的核心設(shè)備柔性直流換流閥，其中的IGBT器件，被稱為核心中的“CPU”。

“IGBT器件目前被國外少數(shù)廠家壟斷，價(jià)格高、供貨周期長，是柔直工程‘卡脖子’器件?！蹦戏诫娋W(wǎng)超高壓公司烏東德直流項(xiàng)目部副總經(jīng)理兼柔直閥攻關(guān)組副組長胡雨龍表示。

攻關(guān)團(tuán)隊(duì)組織國內(nèi)廠家在國產(chǎn)器件應(yīng)用方面開展了多項(xiàng)聯(lián)合試驗(yàn)和性能測試，推進(jìn)國產(chǎn)IGBT器件設(shè)計(jì)及制造工藝改進(jìn)，解決了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問題。目前國產(chǎn)器件功率模塊已在昆柳龍直流工程龍門換流站、柳北換流站投入批量運(yùn)行，為國產(chǎn)IGBT器件的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高壓直流穿墻套管，是直流工程另一個(gè)關(guān)鍵核心設(shè)備。穿墻套管技術(shù)復(fù)雜度高、可靠性要求高，制造技術(shù)長期被國外廠家壟斷，不僅技術(shù)上受到封鎖，而且技術(shù)支持滯后，采購成本居高不下，一直是我國高壓直流技術(shù)的一個(gè)“痛點(diǎn)”。

針對這個(gè)痛點(diǎn)問題，南方電網(wǎng)超高壓公司組建了國產(chǎn)化項(xiàng)目組，聯(lián)合國內(nèi)套管廠家和相關(guān)科研院所協(xié)同攻關(guān)，對國內(nèi)主流套管廠家設(shè)計(jì)和制造技術(shù)進(jìn)行了深入調(diào)研。確定試制可用于昆柳龍工程柳北換流站、龍門換流站的全國產(chǎn)化柔性特高壓直流穿墻套管的研發(fā)目標(biāo)之后，通過全套型式試驗(yàn)和產(chǎn)品鑒定后將在柳北換流站掛網(wǎng)運(yùn)行。

在充分吸收以往特高壓直流工程、柔直工程調(diào)試經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上編制調(diào)試方案，南方電網(wǎng)公司組成一次設(shè)備、二次設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行、工程建設(shè)4個(gè)專業(yè)審核組進(jìn)行審核并最終確定調(diào)試方案。在龍門站站系統(tǒng)調(diào)試階段，2020年6月1日開展的柔直換流閥直流側(cè)短接充電試驗(yàn)和6月4日開展柔直換流閥OLT直流出負(fù)壓試驗(yàn)均為世界首次。7月2日，昆北換流站至龍門換流站極2低端成功解鎖，這實(shí)現(xiàn)了世界首次常規(guī)直流與柔性直流的握手；隨后的7月11日，昆北換流站至龍門換流站極2低端調(diào)試項(xiàng)目全部完成，標(biāo)志著昆柳龍直流工程科技攻關(guān)中主要成果得到了充分驗(yàn)證并成功應(yīng)用，且調(diào)試中所有直流解鎖、主設(shè)備充電均一次成功！11月24日，昆北換流站到龍門換流站極2高低端換流器成功解鎖，標(biāo)志著特高壓進(jìn)入柔性直流新時(shí)代，這也是世界上首次運(yùn)用特高壓混合直流和特高壓柔性直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離送電。

調(diào)試的順利開展不僅得益于主設(shè)備技術(shù)攻關(guān)工作，也得益于南方電網(wǎng)超高壓公司的設(shè)備質(zhì)量管控和品控方面開展的大量工作。在總結(jié)以往直流工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，昆柳龍直流工程突出抓好設(shè)備品控，實(shí)施“六個(gè)專項(xiàng)行動(dòng)”，切實(shí)提升工程質(zhì)量整體水平，目前已完成工程25019臺（套）設(shè)備的全過程管控，出廠試驗(yàn)一次性通過率為99.95%。

雖然我國在柔性直流輸電領(lǐng)域起步較晚，但擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)以及成套能力正迅速追上。“作為世界第一個(gè)特高壓多端混合直流工程，昆柳龍直流工程將直接推動(dòng)我國電力技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈搶占世界制高點(diǎn)?！蹦戏诫娋W(wǎng)超高壓公司一級職員、黨委委員、副總經(jīng)理李慶江說。這意味著，中國在柔性直流輸電領(lǐng)域正在由跟隨變?yōu)轭I(lǐng)跑，中國電力人正在對世界電力技術(shù)發(fā)展作著巨大貢獻(xiàn)。
責(zé)編AJX