編者按
昆柳龍直流工程是世界首個特高壓柔性直流工程，是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的多端混合直流工程，技術先進性、工程復雜性達到當前輸變電領域世界最高水平，是南方電網公司成立以來建設難度最高、技術挑戰(zhàn)最大的工程項目。習近平總書記在對烏東德水電站首批機組投產發(fā)電的重要指示中提出，要勇攀科技新高峰。習近平總書記的重要指示激勵昆柳龍建設者們勇于創(chuàng)新、勇于突破，大膽確立特高壓多端混合直流這一世界領先、無先例可循的技術路線，以極為頑強的意志勝利完成科技攻關，引領世界特高壓輸電技術進入柔性直流新時代。
南方電網公司首席技術專家、南網科研院董事長饒宏
柔直技術突破 實現(xiàn)原始創(chuàng)新
面對直流輸電技術領域的“無人區(qū)”，南方電網公司首席技術專家、南網科研院董事長饒宏帶領他的科研團隊在昆柳龍直流工程中首創(chuàng)特高壓柔性直流技術，實現(xiàn)從技術設想到工程技術實踐的原始創(chuàng)新，引領全球特高壓技術進入了柔性直流時代。
這是南方電網公司科研人員勇于創(chuàng)新實踐的結果。他們敢闖敢試，在開辟新領域、探索新路徑過程中持續(xù)搶占世界直流技術發(fā)展的制高點，用實際行動詮釋了“胸懷大局、迎難而上、自立自強、勇攀高峰”的昆柳龍精神。
實現(xiàn)重大原始創(chuàng)新
昆柳龍直流工程的投產是世界直流輸電工程技術發(fā)展史上的一個重要里程碑。隨著西電東送的發(fā)展，南方電網公司潛心探索并實踐出了適合我國直流輸電工程實際的創(chuàng)新之路。“在直流輸電技術發(fā)展初期，我們經歷了引進、消化、吸收再創(chuàng)新的過程，到直流特高壓800千伏的時候，實現(xiàn)了消化、吸收、再創(chuàng)新。”饒宏感慨，特高壓柔性直流技術在世界上是沒有其他國家提出過的，這次是我們提出了一個新的發(fā)展方向，要把柔性直流電壓等級提升到特高壓。
饒宏和昆柳龍直流工程的淵源要從2016年的國家重點研發(fā)計劃“高壓大容量柔性直流輸電關鍵技術研究與工程示范應用”說起。這是“十三五”首批國家重點研發(fā)項目，饒宏是項目負責人，項目立項就是要突破傳統(tǒng)的大規(guī)模直流輸電必須依賴強交流電網支撐發(fā)展的瓶頸，提高多直流饋入受端電網穩(wěn)定性。
工程采取什么樣的技術路線？這是立項之初就擺在饒宏面前的一道必答題。通過大量細致的理論研究、分析論證，饒宏和他的團隊認為可以利用柔性直流技術特點來解決這個持續(xù)困擾電網系統(tǒng)安全穩(wěn)定的問題，同時解決特高壓柔性直流遠距離輸送和架空線技術的問題。隨后，他們提出了“傳統(tǒng)直流+柔性直流”的混合直流輸電工程技術，并獲得了專家的認可。
五年來，饒宏帶領他的團隊解決了一系列技術問題，從系統(tǒng)分析、參數(shù)選擇再到設備規(guī)范、控制策略的論證提出，他們給出了一套完整的技術方案。這些前期的基礎論證、科學研究是工程得以圓滿完成的重要基礎。
影響未來電網格局的關鍵技術
從南澳±160千伏多端柔性直流示范工程到魯西背靠背工程，再到昆柳龍直流工程，柔性直流輸電技術不斷應用發(fā)展，特高壓、大容量、多端、混合直流等技術的層層疊加也使工程建設的技術難題呈幾何級數(shù)增加。“我們要做的就是通過技術手段，讓這張世界上最復雜的電網，成為世界上最先進、最可靠的電網。”
在饒宏看來，極具挑戰(zhàn)性的難題之一就是架空線路故障自清除。“為了提高模塊的可靠性，我們設計了提升措施，通過策略優(yōu)化適應電網的各種工況，從而實現(xiàn)直流輸電線路就算遇到雷擊等外部故障也能自我修復。”這只是工程中的諸多難題之一。掌握關鍵核心技術，并不是單點技術突破，團隊需要自主解決工程建設鏈條上的所有關鍵技術點，提前解決工程投運中的各種技術問題。
在昆柳龍直流工程投產之前，柔性直流技術在歐洲等國家主要應用于新能源并網領域，這個技術到底能不能用來進行遠距離輸電，引起了國際業(yè)界的廣泛關注。2019年，南網科研院在國際大電網組織發(fā)起成立了混合直流輸電技術工作組，得到了來自十多個國家的專家的熱烈響應。
如今，該工程的成功投運向世界證明了柔性直流技術可以示范應用在主網架上進行遠距離大容量送電，必將成為未來柔性直流技術發(fā)展的趨勢，這也是以饒宏為代表的技術專家為世界直流輸電發(fā)展所作出的重大創(chuàng)新貢獻。 (周慧)
南網科研院直流輸電與電力電子技術研究所研究員周月賓
挑戰(zhàn)技術高峰 打造“最強心臟”
馬上要過34歲生日的周月賓，7年前以優(yōu)異成績從浙江大學博士畢業(yè)。作為一名電網科研人，他和團隊打造了世界首個特高壓柔性直流輸電工程的“最強心臟”——柔性直流換流閥，在特高壓柔性直流輸電技術的道路上奮力拼搏。
挑戰(zhàn)柔性直流輸電技術的“珠穆朗瑪峰”
2016年初，南方電網公司首次提出了特高壓柔性直流的技術設想。當時因為沒有任何技術基礎，來自系統(tǒng)、設計和設備等領域的專家意見并不統(tǒng)一，有些專家并不好看這項技術的前景。
作為報告的主要編寫者之一，周月賓和同事們通過數(shù)月不懈的調研計算、分析論證，形成了南方電網公司關于特高壓柔直的第一本論述報告，論證了特高壓柔直技術的可行性。
由周月賓自主研發(fā)的特高壓混合多端直流輸電電磁暫態(tài)仿真模型可以說是開啟特高壓柔性直流技術研究的一把“鑰匙”，這成為團隊后續(xù)研究攻關的基礎。在搭建模型之初，周月賓也是一頭霧水，無從下手。“采取什么樣的拓撲結構、配置哪些控制策略、預留哪些接口等等，這都要在動手之前有所規(guī)劃。”周月賓說，加上時間特別緊迫，當時自己心里特別急，主動請纓利用國慶假期專心攻克仿真模型。經過上百次的調試，終于在假期第七天搭建完成了第一個特高壓混合多端直流輸電電磁暫態(tài)仿真模型，為后續(xù)工作開展打下了良好基礎。
肩負起時代賦予的科技創(chuàng)新重任
作為柔性直流輸電工程的“心臟”——換流閥是整個工程的關鍵核心設備之一，承擔著特高壓、遠距離、大容量清潔水電轉換為日常使用的交流電的重任。周月賓與國內廠家聯(lián)合攻關，從模塊、閥段再到閥塔，一步一個腳印研制出世界上第一個閥塔原型機。說起這個，周月賓言語中充滿驕傲：“我們第一個原型機的長寬高為9米×7米×15米，重量約70噸，相當于一架C919大型客機的重量。”
當時，特高壓柔直閥的經濟性是業(yè)內普遍關注的又一焦點，尤其是損耗問題，高損耗意味著設備運行效率低下。根據(jù)過往設計經驗，特高壓柔直閥的損耗預估在1.2%—1.3%，“這是10多年前的損耗指標，對于一個世界級的工程而言，這個技術指標并不先進。”為此，周月賓大膽提出采用調制技術，對已有的設計理念進行革命。通過反復迭代，周月賓和同事們自主開發(fā)設計、校核計算程序，優(yōu)化參數(shù)組合，成功將損耗降低至1%以下，與最初始方案相比，每年可節(jié)省約1.2億度電。
艱難方顯勇毅，磨礪始得玉成。他忘不掉無數(shù)個搭建模型、數(shù)據(jù)測試的日與夜。在他的筆記本上，記錄著關于工程技術研發(fā)和攻關的各類匯報數(shù)據(jù)和資料，“基本上連續(xù)三個月都是一周一匯報的工作強度。”在技術的攻關路上，幾乎每一步都是岔路口，每一步都離不開大膽突破、謹慎論證，在特高壓柔性直流技術的科研攻關路上，周月賓特別堅定，他說自己很幸運，能夠參與到昆柳龍直流工程這一大國工程中，“只有胸懷祖國，敢于創(chuàng)新，肩負起時代賦予的科技創(chuàng)新重任，才能在科研道路上走得更遠、攀得更高。”(周慧)
南網總調繼電保護處主管李捷
不斷精益求精 攻克技術難關
作為南網總調繼電保護處主管，李捷長期奮戰(zhàn)在交直流電網保護整定和運行管理一線，先后承擔“兩渡”直流、魯西背靠背、滇西北直流等重點工程并網的關鍵任務，在交直流電網混聯(lián)運行方面積累了豐富的經驗。
從入職時的交流電網保護整定業(yè)務，到后來的直流保護管理業(yè)務，他勇于迎接新任務，面對昆柳龍這一“世界級工程”，他再次勇挑重擔，迎難而上，投入到工程直流控制保護技術攻關。面對昆柳龍工程在混合、特高壓、多端等多種復雜技術因素的疊加，遇到問題李捷總是第一時間深入分析，會同各方專家齊心協(xié)力研究解決，從前期設計之初的方案論證到保護策略和技術參數(shù)的分析研究，再到后來的試驗調試的反復驗證，大量新技術從無到有，不斷精益求精，攻克技術難關,許多看似不能完成的任務，都得以圓滿解決。
勇挑重擔，深入掌握直流運行特性
昆柳龍直流工程從起初就面臨諸多世界級難題，在如此重要的大容量特高壓直流工程中采用柔性直流技術缺乏能夠直接借鑒的經驗，需要全面評估論證昆柳龍直流工程采用混合直流技術的可行性，才能確保8000兆瓦的清潔能源送出和電網安全穩(wěn)定。
剛承擔完成金中、魯西、永富三大直流工程投運的交直流保護整定和并網管理，李捷深知很多問題需要不等不靠，越早發(fā)現(xiàn)越是有條件解決。他密切關注工程前期動向，投身運行異常問題分析一線，明確了柔直閥控保護與直流保護配合要求、直流電流互感器異常防控措施等重要技術要求，控制保護系統(tǒng)作為直流安全可靠運行的“大腦”，保障了在運直流工程平穩(wěn)運行，也為昆柳龍直流工程明確混合直流技術方案奠定堅實的基礎。
對于控制保護系統(tǒng)而言，實驗室FPT/DPT的測試驗證無疑是最重要的一環(huán)。受新冠肺炎疫情影響，DPT試驗啟動時間較原定計劃的2020年1月底有所推后，面對上千項待做的試驗，面對未知技術難點以及時間緊、任務重、人力不足等困難，李捷堅持每日參加試驗問題分析研究，督促各方落實問題閉環(huán)管控，加快提升問題定位和措施制定的效率，避免因為管理決策不及時導致的試驗滯后，確保故障無靈敏度、直流線路故障等48項保護關鍵問題得到有效整改，為上千項試驗項目的安全有序推進保駕護航。
在DPT試驗過程中，測試人員發(fā)現(xiàn)一處故障點可能存在無保護動作的情況。該故障點是由于橋臂電抗器安裝位置有別于以往直流工程帶來的新問題，以往無先例可循。正當團隊人員猶豫是否需要采取措施時，李捷果斷明確需要配置相應保護解決，牽頭研究提出配置電流諧波差動保護，圓滿解決了難題。
嚴格把關，保證工程并網調試質量
在解決直流控制保護試驗問題的同時，交流系統(tǒng)的并網整定工作也在同步推進。已有近十年保護整定經驗的李捷被委以重任，負責整個工程的整定計算工作。
在疫情防控的關鍵時期，總調啟動AB崗分組輪班模式。在整定的高峰期，李捷和團隊成員們一個月要完成以往平均水平下三個月的整定工作量。
高頻諧波是柔直技術發(fā)展的關鍵問題，解決這一世界性難題，也就牽住了科技創(chuàng)新的“牛鼻子”。李捷也被這個問題所困擾——保設備就必須配置相應保護，保電網又必須防范這個保護導致雙極閉鎖。為解決這一兩難局面，李捷研究雙極分閥組閉鎖的有效時間邊界，綜合采用切換控制系統(tǒng)、分閥組閉鎖、分段反時限等手段實現(xiàn)逐級設防，有效防范直流雙極閉鎖風險。
如果說高頻諧波問題是柔直工程的“黑天鵝”(指非常難以預測，且不尋常的事件，通常會引起市場連鎖負面反應甚至顛覆)，那么背景諧波就是直流工程的“灰犀牛”(指太過于常見以至于人們習以為常的風險，比喻大概率且影響巨大的潛在危機)。工程調試過程中，龍門換流站出現(xiàn)9次諧波電壓超標問題，期間還伴隨龍門直流偏磁電流。李捷會同現(xiàn)場人員深入分析問題機理，通過仿真定位與直流入地電流的關系，推動加裝龍門連接變隔直裝置，徹底解決問題。
為保障系統(tǒng)調試質量，南方電網公司組建四個工作組分別對調試方案進行審查把關，李捷被安排作為二次設備組的聯(lián)系人，牽頭組織相關專家會診調試方案，廣泛討論分析反饋數(shù)十項改進建議，確保后續(xù)運行方式得到充分驗證。 (孔飛)
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