智能电网特色技术之一：柔性直流输电

智能电网特色技术之一：柔性直流输电

柔性直流输电(以下简称“柔直”)技术于上个世纪90年代提出，但一直是关注者多，而追随者少。许多跨国企业早早着手该项研究，但大多“流产”。究其根源，还是因为涉及的专业领域太多，技术难度太大。

中国的柔直技术研究同样艰难。2006年，当国家电网公司几乎与西门子同步启动柔直研究时，全球只有ABB一家有实际工程应用经验，且其采用的是传统的类似于高压变频器的技术路线，可供借鉴的经验不多，加之我国在该领域技术基础薄弱，技术难度巨大。随后6年时间里，普瑞工程公司科研团队不言放弃，系统研究了基础理论与前期技术，较终全面掌握了核心技术。

2006年~2008年，主要是打深、打实“地基”阶段，科研团队在国内首次建立了柔直研究的基础理论体系。2008年~2010年，科研人员着眼于适应高压大容量的新技术路线，全面掌握了较先进的MMC—HVDC(模块化多电平柔性直流)系统的机理、设计和控制方法，并通过样机研制，验证了理论的正确性与技术路线的可行性。

汤广福回忆说，样机研制阶段不但工作繁重，还充满难以想象的危险。样机研制的关键——IGBT是一种高频率器

件，在实际科研中，IGBT发生爆炸的情形很普遍。IGBT爆炸时，如果碎片射到人体，与中枪无异。

2008年冬天的一个周末，在IGBT驱动短路测试中，突然“轰”的一声巨响，IGBT发生爆炸。科研人员就在被测设备周围，所幸没有人员受伤。快速处理后，来不及后怕的科研人员迅速更换了零部件，继续工作。经历爆炸的极度危险，通过几十次、几百次试验的不断优化、检验，IGBT数字驱动器百炼成金，研制取得成功。

在全面突破关键技术瓶颈并成功研制出样机的基础上，他们经过6版设计，3代样机研制，40余次专家技术评审会，较终成功研制出柔直换流阀、MMC阀基控制器等成套设备，并在上海南汇风电场柔性直流输电示范工程中得到成功应用。

“我们深知其中的艰难。但是，过去6年一步一个脚印，一步一个跨越，让我们始终充满信心。”研发团队成员贺之渊说。

目前，普瑞工程公司在该领域已申报国内专利100余项、国际专利6项，发表论文50多篇，编撰专著2部。他们还主导编著CIGRE报告一部，参与了IEC所有与柔直相关的国际标准制定，主导我国唯一的柔直国家标准制定。

破冰起航：上海工程实现亚洲柔直梦

2011年年初，在上海南汇临海处的一个小饭馆，一群穿

着工服的年轻人过了午夜才吃上晚饭。因为非常累，吃得又晚，这些20多岁的小伙子个个饭量惊人。饭店服务员忍不住问：“你们是哪个工地的，工作咋这么累？”原来，服务员把他们当成是在附近工地干活的务工人员了。他们捧腹大笑，回答道：“我们是‘柔电工’。”

几个月后，一条有关亚洲首条柔直示范工程投运的消息，如一记响雷，在国内外直流领域炸响。普瑞工程公司成为ABB(1999)、西门子(2010)之后，世界第三家具备柔直成套设备研发和工程实施能力的企业。

近些年，风电产业发展迅速，但低电压穿越问题一直没有得到圆满解决。依托示范工程，科研人员将风电场故障穿越能力提高50%，显示出柔直技术在新能源并网方面的独特优势。

柔直成套设备研制不仅实现了完全自主知识产权，还带动了相关产业的优化升级。以新型高强度绝缘槽梁为例，科研人员与厂家联合攻关，使槽梁兼备了良好的电气性能和力学性能，2米多长的绝缘梁在承受1吨的压力时，较大变形量不到2毫米，阻燃和电气性能突出。试验完成后，厂家负责人开玩笑地说：“普瑞工程的人都是疯子。但是我们要感谢这帮疯子，他们不仅提升了我们的设计和生产能力，还给我们带来了广阔的市场。”

7月25日，在上海工程投运暨专家鉴定会上，专家认为：

该项目具有独立自主知识产权，经受了实际运行的考验，运行稳定可靠，整体达到国际先进水平，其中模块化多电平换流器动态模拟仿真、高电压宽范围直流取能、全数字化分段式IGBT驱动等技术达到国际领先水平，建议尽快开展更高电压、更大容量工程的技术研究和推广应用。

示范工程中所取得的技术成果得到了国际专家的认可，CIGREB4-39报告专题介绍了示范工程，相关技术成果被大量引用至CIGRE48工作组报告。汤广福不无自豪地说：“在这个领域，我们真正让中国声音变得响亮！”

质的蜕变：向高压大容量挺进

辽宁大连作为我国东部沿海重要的国际化城市，对带动区域经济、政治、文化发展具有重要意义。而大连地域狭长，三面临海，暴风雪等极端天气频发，现有供电线路密集，地区负荷增长显著，急需在海上建立第二输电通道，提高电网供电能力及可靠性。国家电网公司较终确定了320千伏/100万千瓦柔直技术作为较优解决方案。

作为世界已知容量较大的柔直工程，大连跨海柔性直流输电重大科技示范工程将额定电流、电压推向了顶峰，已达到可关断器件的承受极限。对于科研人员而言，唯有将各个环节、各个器件进行精细化设计，达到完美境界，才能真正成就巅峰之作。

为此，普瑞工程公司依托国家电网公司的相关重点科技

项目，在系统分析与设计、换流阀研制、控制系统研制、实时仿真测试系统、阀型式试验方法与技术5个方面实现全面突破。他们已掌握高压大容量柔直换流阀系列关键技术，完成样机研制并通过型式试验。阀控系统能在100微秒内实现对2600个节点的快速控制保护，全面提升对换流阀运行性能的保护。此外，普瑞工程公司还配合浙江省电力公司，完成舟山海岛互联柔性直流输电重大科技示范工程的可行性研究和初步设计。

汤广福说：“我们的产品已全面超越国外同类产品，极具市场竞争力。我们迫切希望能加快技术的推广应用，在工程中展现‘中国创造’与‘中国引领’的巨大魅力！”

敢为人先：测试平台的“中国基因”

今年8月，在CIGRE2012年会上，普瑞工程公司技术专家介绍了搭建全规模数模混合动模混合测试平台的情况，这在国际上属首次提出，引起了不小反响。这意味着，在实验室就能全面校验柔性直流成套设备，将工程现场提前搬进实验室。这对柔性直流输电技术的推广应用起到难以估量的作用。

贺之渊说：“一个多月后，世界首个万节点数模混合动模测试平台也即将建成，我国在此领域的技术成果将再一次让世界瞩目！”

数模混合动模测试平台，从思路提出、设计规划到具体