厲害了“追風人”

本文格式為Word版，下載可任意編輯——厲害了，“追風人”,蔡侗辰

你能想象遠在青海的陽光能為中原“充電〞嗎？

我國風能、太陽能資源豐富，但它們卻像草原上的“野馬〞，性情不定，難以馴服。

有這樣一個團隊，短短幾年時間，他們突破了一個個世界級難題，創(chuàng)造了一項項世界第一。在他們的努力下，特高壓直流輸電成為國家戰(zhàn)略級技術(shù)，和高鐵、北斗一樣，成為享譽世界的“中國名片〞。他們是國家電網(wǎng)經(jīng)研院直流技術(shù)攻關(guān)團隊，他們被稱作馴服風光野馬的“追風人〞。完全擺脫“洋拐棍〞

為了馴服風能、太陽能，2022年他們便開展了大量基礎性研究。當時我國在柔性直流輸電技術(shù)方面沒有任何經(jīng)驗，國外相關(guān)核心技術(shù)又嚴加封鎖?！霸诮拥焦こ倘蝿諘r，攻關(guān)團隊每個人心中都惴惴擔心，完全沒有成功的把握，有的同志提出以市場換技術(shù)的方式找外方搞技術(shù)引進，但幾次接觸下來，技術(shù)轉(zhuǎn)讓條件苛刻，我們根本無法接受。〞國網(wǎng)經(jīng)研院直流技術(shù)中心主任樂波坦言。

這支攻關(guān)團隊太年輕了，剛組建時平均年齡還不到30歲。帶著一股開拓創(chuàng)新、永不服輸?shù)钠磩牛麄冮_始了披荊斬棘的闖關(guān)之旅。

舟山工程是國家電網(wǎng)第一個商業(yè)化的柔性直流工程，也是世界首個五端柔性直流工程，主接線要比國外的兩端工程繁雜得多。整個工程要用的設備有上百種，每種設備又有多種型式，排列組合起來就有上千種，大量設備連見都沒見過，更別說熟練使用和布置。

接到任務后，團隊迅速分工，有的總結(jié)以前常規(guī)工程的設計經(jīng)驗，有的研究新設備的功能和特點，有的開展理論分析，有的搭建仿真模型。其間，他們提出了幾十種方案，但經(jīng)過反復仿真分析，都滿足不了五端直流安全穩(wěn)定運行的要求。

只好全部推倒，從頭再來。

又經(jīng)過數(shù)月的“閉關(guān)修煉〞，世界首個五端柔性直流工程主接線終究完成，完全打破了未來可能的外方知識產(chǎn)權(quán)限制，完全做到了自主化設計。

舟山工程后，他們又“攻下〞了供電可靠性要求更高的廈門工程?！艾F(xiàn)在，外方為了提高工程可靠性，反而模仿起‘中國方案，我們的身份也實現(xiàn)了從‘學生到‘老師的綺麗轉(zhuǎn)變。〞樂波高傲地說。

在沒有任何資料可供借鑒的狀況下，攻關(guān)團隊拿下了一個又一個世界難題，實現(xiàn)多項技術(shù)零的突破，形成一套完整的柔性直流輸電成套設計體系，完全擺脫了“洋拐棍〞，實現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的“彎道超車〞和“中國引領(lǐng)〞。創(chuàng)造12項世界第一

2022年6月29日，張北柔性直流電網(wǎng)工程竣工投產(chǎn)，來自草原的綠色動能點亮了京城的萬家燈火。張北工程不僅能夠滿足冬奧會的100%清潔供電需求，還將每年向北京輸送225億度清潔電力，相當于北京年用電量的十分之一。

“柔性直流電網(wǎng)技術(shù)可以操縱電能靈活轉(zhuǎn)向，適應新能源的波動，是目前世界上最先進的輸電技術(shù)。〞樂波說，張北工程采用了我國原創(chuàng)、世界領(lǐng)先的柔性直流電網(wǎng)新技術(shù)，把過去不可控的風能變?yōu)榭煽貎?yōu)質(zhì)電能?！肮こ虅?chuàng)造了12項世界第一，提出了破解新能源大規(guī)模開發(fā)利用世界級難題的中國方案。〞

12項沉甸甸的世界第一，凝結(jié)著科研人員戰(zhàn)勝重重困難、戰(zhàn)勝層層挑戰(zhàn)所付出的艱辛和努力。

靈活可靠消納新能源，首先碰見的難題是要研制確保電網(wǎng)安全的新設備、新技術(shù)?！爸绷麟娋W(wǎng)設計的難點在于要應對不經(jīng)常發(fā)生的嚴重故障，解決這個問題，就必需找到能確保電網(wǎng)安全的‘速效救心丸。〞團隊技術(shù)骨干李探博士說。

李探一畢業(yè)，就和團隊一頭扎入柔性直流電網(wǎng)的資料堆，從查公式、編程序開始，一晃就是5年時間。研發(fā)之初，由于相關(guān)技術(shù)在世界范圍內(nèi)都處于完全空白狀態(tài)，沒有任何經(jīng)驗可供借鑒，團隊只能從零開始。然而正是這張“白紙〞，給年輕的科研人員提供了從理論到實踐的廣闊舞臺。

不設權(quán)威、自由發(fā)揮、勉勵原創(chuàng)是團隊組建時就確定的工作原則。從“半橋式換流閥+直流斷路器〞到“全橋式換流閥〞，他們大膽假設、提防求證，從“交流耗能裝置〞到“直流耗能裝置〞，他們嚴謹細致、一絲不茍，經(jīng)歷了數(shù)月“白加黑〞“5+2〞的鏖戰(zhàn)和面紅耳赤的整治，終究實現(xiàn)了“首臺套〞直流斷路器和交流耗能裝置的重大技術(shù)突破。

張北工程的聯(lián)調(diào)試驗需要依靠于“新能源〞和“柔性直流電網(wǎng)〞的真實模型，這兩個高度繁雜的系統(tǒng)，單獨拿出來進行建模已經(jīng)困難重重，進行聯(lián)合測試更是從未有過先例。

400多面操縱屏柜，通過上萬根線纜連接起來，將新能源和4座換流站組合在一起，建立起反映電網(wǎng)真實特性的超大規(guī)模仿真系統(tǒng)。僅啟動一次，就要花費數(shù)小時。

“這只是邁出了平臺構(gòu)建的第一步。〞試驗室負責人厲璇介紹，“在資源條件有限的狀況下，還要確切刻畫繁雜系統(tǒng)的快速變化特性，這是更加關(guān)鍵的一步。〞幾十個新能源場站，四端柔性直流電網(wǎng)，包含了數(shù)十萬元件、上萬根光纖，對系統(tǒng)的實時運算能力提出了嚴峻挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)實時運算，如此巨大的系統(tǒng)在每個毫秒都要進行幾十億次仿真計算，這儼然是一個超級計算系統(tǒng)，超算能力對系統(tǒng)配置提出了不可能達到的要求。

為了實現(xiàn)實時運算目標，必需另辟蹊徑。“將系統(tǒng)和元件進行有效簡化后，我們所提出的多項等值技術(shù)將仿真速度提升了近60%，完全達到工程精度。〞厲璇說。在對模型進行逐步等值的過程中，科研人員們經(jīng)歷了種種坎坷和失敗，一個錯誤的脈沖信號，一個程序的輕微漏洞，或一個設置不合理的參數(shù)，都簡單導致系統(tǒng)報錯或失穩(wěn)崩潰。

在團隊齊心協(xié)力下，終究建立起世界首個大規(guī)模新能源柔直并網(wǎng)硬件在環(huán)實時仿真試驗系統(tǒng)。電力天路從規(guī)劃變成現(xiàn)實

青海是我國清潔能源最豐富的省份之一，新能源發(fā)電量已經(jīng)超過青海省全省用電負荷，急需將大量富裕的清潔電力送到上千公里之外的中東部負荷中心，變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢。

“能否將匯集新能源的系統(tǒng)電壓操縱穩(wěn)定是工程設計的關(guān)鍵點。〞工程負責人盧亞軍向記者介紹。多年來，國網(wǎng)經(jīng)研院直流技術(shù)攻關(guān)團隊提出的“升級版〞特高壓技術(shù)，涵蓋了多項穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的“獨門絕技〞，這些措施在專門輸送新能源的青?！幽希ㄇ嘣ィ?00千伏特高壓直流工程中得到成功應用，實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化，極大提升了特高壓直流對新能源送出的適應性。

“我們對直流系統(tǒng)的過電壓水平進行了上百次迭代仿真校核，優(yōu)化了高海拔下均壓電極設計，有效縮短了設備間的空氣間隙，確保設備運行萬無一失，根本上消除了設備的‘高原反應，保證了高原換流站的運行性能與平原保持一致。〞盧亞軍說。

考驗接踵而來。

由于風光能源不穩(wěn)定、功率波動大，電網(wǎng)對變壓器的電壓調(diào)理能力要求較以往工程更高。分接開關(guān)是變壓器執(zhí)行電壓調(diào)理功能的最核心裝備，其設計一直是制約國產(chǎn)化的“卡脖子〞技術(shù)難題。如何提高分接開關(guān)的運行可靠性，是擺在團隊面前必需解決的一道難題。

科研團隊深入研究了各種技術(shù)措施可能性，提出了幾十種技術(shù)方案，推導了上百頁分析算稿，經(jīng)過反復研究論證仿真，確定了通過有效降低分接開關(guān)動作次數(shù)提高系統(tǒng)可靠性的技術(shù)方案，最終實現(xiàn)了分接開關(guān)動作次數(shù)減少90%，顯著提高了設備使用壽命，保障了工程的順利投運和安全運行。同時，研究成果也在所有已投運的特高壓工程中推廣應用。

2022年12月30日，青豫工程正式投入商業(yè)運行，來自青藏高原的可再生能源跨越千里，點亮中原。

“電力天路在我們手里從規(guī)劃變成現(xiàn)實，成為造福人民的幸福之路、光明之路和清潔之路。〞樂波驕傲地說。從陸上風電到遠海風電

2022年8月6日，我國首個遠海風電經(jīng)直流送出工程——XX如東海上風電柔性直流輸電工程的成套設計順利通過業(yè)主組織的專家評審。

“遠海風電開發(fā)送出，我們沒有任何經(jīng)驗可供借鑒，技術(shù)也被嚴格封鎖，但我們要敢為人先！〞樂波說，“依據(jù)豐富的柔性直流工程經(jīng)驗，我們一定能獨立啃下這塊‘硬骨頭，核心技術(shù)把握在自己手里才能保障能源安全。不僅要把握核心技術(shù)，還要建立中國標準，帶動國產(chǎn)化裝備走出去。〞

海上換流站是建設在遠離陸地、大海深處的風能匯集與轉(zhuǎn)換平臺，建設費用高，緊湊化、輕型化設計要求與大規(guī)模風電集中送出相互矛盾。“設計方案需要在保證風電安全可靠送出的前提下盡量減少海上換流站的設備重量和數(shù)量。〞工程負責人趙崢介紹。經(jīng)過多輪技術(shù)方案比選，攻關(guān)團隊決定先對主接線“動手術(shù)〞，砍掉一般換流站“標配〞的限流裝置等大型設備，讓同類設備“身兼多職〞，盡量壓縮海上設備數(shù)量。

在沒有任何資料可供借鑒的狀況下，攻關(guān)團隊拿下了一個又一個世界難題，實現(xiàn)多項技術(shù)零的突破，形成一套完整的柔性直流輸電成套設計體系，完全擺脫了“洋拐棍〞，實現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的“彎道超車〞和“中國引領(lǐng)〞。

與張北工程類似，如東工程也需要使用耗能裝置。為使海上平臺有效“瘦身〞，團隊挖掘設備潛力，提出采用“直流〞耗能裝置這一新型設備，把原本安裝在海上換流站的耗能裝置移植到陸上換流站，使得海上平臺面積大大縮小。設備首次使用，沒有任何設計、設備生產(chǎn)和運行經(jīng)驗，難度極大，只能將難點化整為零，各個擊破。“面對新的技術(shù)方案，我們要心懷敬畏，任何一個小的疏忽都可能導致億萬投資打了水漂。〞樂波說，“任何一處改動，我們都要反復計算、迭代仿真，絕不含混。〞經(jīng)過一年的集中攻關(guān)，團隊提出了3種典型的設計方案，其中，“集中式耗能〞方案成功應用于如東工程，實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。

由于出海成本高、時間長，為運行維護帶來了諸多不便，高可靠性成為工程設計必需考慮的因素?！拔覀?yōu)楹Ｉ蠐Q流站的關(guān)鍵設備配置了一定數(shù)量的‘替身和‘備份，可以自動切換，設備運行壓力小了不少。〞趙崢說，“例如變壓器就采用兩臺并聯(lián)運行的設計方案，當一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可以暫時輸送海上風電場發(fā)出的所有電能，從而避免能量損失。〞

“我們一直在做基礎研究和技術(shù)方案升