中國儲能網訊：近日，國網經濟技術研究院有限公司組織召開甘肅—浙江±800千伏特高壓直流輸電工程聯調試驗控制部分的總結會議。該工程在世界上首次采用±800千伏/800萬千瓦特高壓柔性直流換流站技術，國網經研院柔性直流攻關團隊承擔了工程全部成套設計、控制保護聯調試驗及核心裝備牽頭研發(fā)等工作。
國網經研院柔性直流攻關團隊成立于2014年，長期深耕柔性直流輸電成套設計與工程應用，攻克了柔性直流組網、遠海風電柔性直流、特高壓柔性直流等核心技術，牽頭的10余項科研項目獲批國家重大科技專項、工業(yè)和信息化部“一條龍”應用計劃等國家級項目，獲得省部級獎勵30余項，編制國家標準、行業(yè)標準30余項，牽頭研制的2項裝備入選國家能源局能源領域首臺（套）重大技術裝備，牽頭完成的2項成果入選國家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺十大科技創(chuàng)新成果。成立以來，多位團隊成員被評為國際電工委員會青年專家、中國電力優(yōu)秀青年科技人才、北京市“昌聚工程”青年人才等，為新型電力系統建設提供支撐。
深耕柔性直流組網
2016年年初，世界首個柔性直流電網工程——張北柔性直流電網工程啟動技術攻關，國網經研院柔性直流攻關團隊承擔了全部系統成套設計工作，從零開始技術攻關。
團隊面臨的首要難題是如何實現4個換流站“口”字形互聯的柔性直流組網，確保上千種運行方式、上萬種運行工況的安全穩(wěn)定運行。團隊從基礎建模開始，歷經上百個日夜的編制與調試，用數萬條代碼構建了柔性直流電網成套設計平臺，為柔性直流電網運行特性研究打下基礎。團隊還研發(fā)出直流組網下的穩(wěn)定控制與超高速保護技術，破解了柔性直流組網難題。
如何調節(jié)大規(guī)模新能源的接入功率，避免出現寬頻振蕩和功率盈余問題，是團隊面臨的又一個挑戰(zhàn)。團隊細致排查了可能引發(fā)電力系統寬頻振蕩的因素，每發(fā)現一個疑點就搭建模型反復驗證，累計迭代參數上百輪。基于對柔性直流和新能源特性的精準把握，團隊歸納出十余種備選方案，并逐一研究、反復論證。2018年至2019年，團隊研究出全新的寬頻振蕩抑制技術和功率盈余抑制技術，保障了張家口地區(qū)大規(guī)模新能源安全穩(wěn)定接入電網。
2020年，張北柔性直流電網工程投運，創(chuàng)下12項世界第一?！斑@是全球首次在工程層面驗證了新能源孤島經柔性直流組網送出的可行性，是大家打贏的‘關鍵一仗’?！眹W經研院副院長李明說。
保障海上風電建設
江蘇如東海上風電柔性直流工程是我國首個海上風電柔性直流送出工程。此前國內相關研究近乎空白，國網經研院柔性直流攻關團隊不僅沒有成熟經驗可循，還面臨著海上換流站承載力有限、海上換流平臺面積寸土寸金的難題。
2018年，團隊從拓撲接線和公式推導入手攻關。為了最大限度壓縮海上換流平臺的體積和重量，團隊對主接線方案進行了十幾輪修改，每一處調整都經過反復計算、迭代仿真。最終，團隊創(chuàng)新提出了海上風電柔性直流輕型化成套方案，通過減少大型限流設備，讓核心裝備“身兼多職”，成功攻克了海上換流站緊湊化、輕型化設計難題。
“我們一直在做基礎研究和技術方案升級，每一個參數能否滿足系統要求、能否在有限空間內開展現場試驗都經過了反復計算，絕不含糊?！眹W經研院直流技術咨詢中心副主任、江蘇如東海上風電柔性直流工程項目經理趙崢說。
攻關過程中，團隊形成了鼓勵探索、包容試錯的創(chuàng)新氛圍——在技術討論中不設權威，倡導“誰有道理聽誰的”。在平等交流、暢所欲言的環(huán)境中，團隊里每一位青年成員都敢發(fā)聲、敢嘗試、敢突破，在實踐中積累了大量經驗，逐漸成長為技術骨干。
2021年12月，江蘇如東海上風電柔性直流工程正式投運，標志著我國海上風電進入大規(guī)模開發(fā)的新階段。國網經研院柔性直流攻關團隊沒有停下腳步，又開展了更高電壓等級、更大容量的海上風電柔性直流工程研發(fā)工作，繼續(xù)向更深、更遠的海域邁進。
攻堅特高壓核心技術
在“沙戈荒”大型風電光伏基地外送需求的推動下，國網經研院柔性直流攻關團隊瞄準特高壓柔性直流技術領域開展科研攻關。
器件性能不足是制約特高壓柔性直流發(fā)展的難題。傳統器件無法滿足遠距離、大容量輸電需求，特高壓工程亟須大功率器件支撐。2021年4月，團隊啟動了5千安級換流閥與器件的研制工作，構建了貫穿“系統-裝備-器件”的一體化聯合研發(fā)體系，并牽頭組織器件廠家和換流閥廠家協同攻關。
研發(fā)過程挑戰(zhàn)重重：器件關斷尖峰電壓超標、模塊防爆與耐壓難以兼顧，幾輪試驗下來，關鍵指標始終達不到要求。“那段時間，大家心都懸著，不知道這條路到底能不能走通?！眹W經研院直流技術咨詢中心實驗室管理處處長、5千安級換流閥研制項目主要負責人李探說。
經過對試驗失敗數據的逐項排查、多方研討，團隊一點點逼近目標。2024年12月，世界首個±800千伏/800萬千瓦特高壓柔性直流換流閥及絕緣柵雙極型晶體管器件研制成功。
2022年至2025年，面對兩千千米級遠距離輸電以及“沙戈荒”千萬千瓦級新能源送出帶來的新挑戰(zhàn)，團隊相繼攻克了遠距離輸電功率盈余抑制、構網型控制等關鍵技術，在特高壓柔性直流系統解決方案上取得全面突破。依托一系列技術創(chuàng)新，自2023年起，團隊承擔了世界首個特高壓柔性直流工程——甘肅—浙江±800千伏特高壓直流輸電工程的成套設計，并陸續(xù)承擔藏東南—粵港澳大灣區(qū)、蒙西—京津冀等多項特高壓柔性直流工程的成套設計，推動我國首批±800千伏/800萬千瓦特高壓柔性直流工程建設，為“沙戈荒”綠色電力外送提供支撐，也為全球荒漠地區(qū)新能源規(guī)?；_發(fā)提供了中國方案。
