日前，國網(wǎng)智研院牽頭項(xiàng)目“柔性直流換流器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”、參與項(xiàng)目“高壓大容量直流開斷半導(dǎo)體器件、關(guān)鍵技術(shù)與系列化直流斷路器”獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

6月24日，全國科技大會(huì)、國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)在人民大會(huì)堂隆重召開。國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司牽頭項(xiàng)目“柔性直流換流器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”、參與項(xiàng)目“高壓大容量直流開斷半導(dǎo)體器件、關(guān)鍵技術(shù)與系列化直流斷路器”獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

為了答好柔性直流輸電技術(shù)這份答卷，國網(wǎng)智研院柔性直流項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)20年不懈堅(jiān)持與科研攻關(guān)，從無到有、由淺入深，推動(dòng)我國直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的華麗轉(zhuǎn)變，書寫了我國乃至世界直流輸電領(lǐng)域的新篇章。

破冰啟航 實(shí)現(xiàn)我國柔性直流輸電零的突破

柔性直流輸電技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型直流輸電技術(shù)。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型中，它也是一項(xiàng)戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)。然而，攀登柔性直流輸電技術(shù)高峰并非易事。“2004年，柔性直流對(duì)我們來說只是一個(gè)概念，我們面臨無機(jī)理、無裝備、無應(yīng)用的局面，相當(dāng)于在一張白紙上作畫，能畫成什么樣大家都不清楚。”國網(wǎng)智研院總工程師賀之淵回憶起研究之初的形勢。當(dāng)時(shí)，剛剛獲得博士學(xué)位的賀之淵帶著六七個(gè)碩士生和博士生研究柔性直流輸電技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成員平均年齡僅28歲。

“第一臺(tái)柔性直流換流閥樣機(jī)是我們科研人員親手安裝的。”柔性直流項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)第一批成員之一趙巖回憶道。如今他已是國網(wǎng)智研院先進(jìn)輸電技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人。

柔性直流換流閥核心器件絕緣柵雙極晶體管(IGBT)動(dòng)作頻率高、功率大，就像一匹烈馬，擁有強(qiáng)大的能量和出色的性能，但同時(shí)又難以馴服。

2008年冬天的一個(gè)周末，研發(fā)人員進(jìn)行換流閥子模塊短路測試時(shí)發(fā)生了IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)配置不當(dāng)導(dǎo)致的器件爆炸，一聲巨響響徹實(shí)驗(yàn)室。大家并沒有退縮，迅速冷靜下來，共同排查問題根源，更換了損壞的零部件，繼續(xù)進(jìn)行探索。

在全面突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸并成功研制出樣機(jī)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過十余次設(shè)計(jì)迭代、上百次專家評(píng)審，團(tuán)隊(duì)最終成功研制出柔性直流換流閥、閥基控制器等成套設(shè)備，構(gòu)建了柔性直流核心技術(shù)體系。

工程應(yīng)用是對(duì)技術(shù)、設(shè)備的最終檢驗(yàn)。2011年年初，帶著經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證的柔性直流成套設(shè)備，團(tuán)隊(duì)赴上海南匯風(fēng)電場開展工程實(shí)施。當(dāng)年7月，亞洲首條柔性直流輸電示范工程——上海南匯風(fēng)電場柔性直流輸電工程正式投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了我國在柔性直流輸電領(lǐng)域零的突破。至此，國家電網(wǎng)有限公司成為繼瑞士ABB、德國西門子之后，世界上第三家完全掌握柔性直流輸電全系列核心技術(shù)的企業(yè)，為該領(lǐng)域后續(xù)研究和工程建設(shè)積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

砥礪前行 推動(dòng)柔性直流技術(shù)進(jìn)步

在取得初步進(jìn)展后，團(tuán)隊(duì)并沒有停下腳步。2013年，團(tuán)隊(duì)研制出世界首個(gè)±320千伏/1000兆瓦柔性直流換流器，破解了柔性直流向千兆瓦級(jí)以上容量發(fā)展的技術(shù)瓶頸，被國際權(quán)威機(jī)構(gòu)DNV KEMA實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)為“打破世界紀(jì)錄”。2015年，該產(chǎn)品在廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程中成功應(yīng)用，標(biāo)志著我國實(shí)現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的國際引領(lǐng)。

團(tuán)隊(duì)還在2014年自主研發(fā)了世界首個(gè)200千伏高壓直流斷路器，為直流輸電向更為靈活經(jīng)濟(jì)的直流電網(wǎng)方向發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。2016年，該斷路器成功應(yīng)用于舟山五端柔性直流輸電工程，填補(bǔ)了高壓直流斷路器工程應(yīng)用的國際空白。

2017年，團(tuán)隊(duì)研制出當(dāng)時(shí)世界上參數(shù)最高的500千伏柔直閥、直流斷路器。2020年，柔直閥、直流斷路器應(yīng)用在世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程——±500千伏/3000兆瓦張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程，實(shí)現(xiàn)柔性直流“織線成網(wǎng)”，助力奧運(yùn)史上冬奧場館首次實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)。張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程把張家口地區(qū)的風(fēng)能、太陽能等清潔能源轉(zhuǎn)變成的綠色電能穩(wěn)定輸往京津冀地區(qū)，為破解新能源大規(guī)模開發(fā)利用的世界級(jí)難題提供了中國方案。

走出國門 在世界柔性直流技術(shù)領(lǐng)域圓夢(mèng)

在全球化發(fā)展背景下，讓我國柔性直流技術(shù)走向世界是團(tuán)隊(duì)成員共同的夢(mèng)想。

2014年，團(tuán)隊(duì)率先獲得歐洲柔性直流投標(biāo)資質(zhì)，拿到了國際市場的“入場券”。2018年，團(tuán)隊(duì)首次參與海外工程總承包(EPC)工程投標(biāo)。由于國內(nèi)外工程在執(zhí)行條件、管理模式、運(yùn)行狀態(tài)方面存在較大差異，外加受文化差異、國際形勢等因素影響，團(tuán)隊(duì)連續(xù)投標(biāo)七個(gè)工程均以失敗告終。

團(tuán)隊(duì)成員陽岳希感慨道：“特別是幾次排名第二的結(jié)果，讓我們一度覺得要打破跨國集團(tuán)的壟斷幾乎是不可能的。”此時(shí)，作為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的賀之淵鼓勵(lì)大家堅(jiān)定技術(shù)自信：“我們建成了我國第一條具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柔性直流輸電工程，技術(shù)方面沒問題，只是缺少經(jīng)驗(yàn)而已，最后這一道門檻，努努力一定可以跨過去。”

2021年，團(tuán)隊(duì)重整旗鼓，與ABB、西門子和美國通用電氣同臺(tái)競爭±320千伏/1030兆瓦德國BorWin6海上風(fēng)電柔性直流工程。經(jīng)過半年的談判，2022年2月14日，團(tuán)隊(duì)收到了來自德國TenneT電網(wǎng)公司的中標(biāo)通知。

目前，團(tuán)隊(duì)結(jié)合海上風(fēng)電應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了換流閥緊湊化、適海性設(shè)計(jì)，提高了換流閥功率密度及遠(yuǎn)距離海運(yùn)抗振能力，開發(fā)運(yùn)維工裝縮短了換流閥檢修時(shí)間。

從自力更生、技術(shù)進(jìn)步，再到全方位“走出去”參與國際競爭，團(tuán)隊(duì)一路筑夢(mèng)、追夢(mèng)、圓夢(mèng)。經(jīng)過20年的努力，團(tuán)隊(duì)在國際市場上樹起了一塊柔性直流輸電技術(shù)的“金字招牌”，助力我國掌握了在柔性直流輸電領(lǐng)域的話語權(quán)，為實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)著國網(wǎng)智慧。