宏琳策略APP下载 藏粤直流工程｜更“高”更“柔”，硬核技术突破“不可能”

来源：21世纪经济报道

藏粤直流工程跨越三级地理阶梯，将创造多项“世界之最”，也面临电力科技的世界级挑战。记者16日采访了解到，中国南方电网有限责任公司与国家电网有限公司强强联合，探索大规模新能源送出技术“无人区”，为藏粤直流工程建设提供强大的技术支撑。在这条即将问世的“电力天路”背后，科研团队的攻坚故事格外动人。

百般试验识电场“脾气”

2023年大年初一，云南省迪庆藏族自治州香格里拉市红坡村，3400米的高海拔让这里的空气氧含量不足14%。一群科研工作者们正紧盯屏幕上的放电曲线和放电图像，期待捕捉关键试验数据。

高压电力设备之间的空气间隙在超高电压下可能会被电流“击穿”，形成类似闪电的导电通道，影响电力设备安全。因此，为支撑藏粤直流工程建设，亟需开展3000米以上海拔的长空气间隙放电真型试验，摸清楚电场的“脾气”，掌握换流站中高压设备在高海拔特高压直流运行电压下的安全距离底线。

“在接到这个任务时，我们心里其实很忐忑，基础条件一片空白，困难和障碍实在太多，给我的第一感觉就是‘不可能’。可是既然这个任务交给了我们，我们就要想尽一切办法去完成。”团队负责人刘磊回忆道。

高海拔地区自然地理环境也给试验带来了难以想象的困难。氧气含量低、昼夜温差大、紫外线强、风速考验，加上试验窗口期短、数据要求高……为保证试验研究工作的顺利进行，南网科研院党委成立高海拔试验临时党支部，凝聚精干力量组织连续攻关。在临时党支部的领导下，团队秉持“缺氧不缺精神”的态度，累计开展并完成棒板、球板、均压环对地等试验项目23大类、114组、冲击放电3000余次，获得了宝贵的高海拔放电硬核试验数据。

那一天，夜里气温低至零下10℃，但他们每一个人都热血沸腾。抓取到有效的放电曲线和放电图像那一刻，现场欢呼声四起。

三年探索造坚强“心脏”

柔性直流换流阀堪称柔性直流输电系统的“心脏”，然而，它有时会遇到“能量爆棚”的麻烦——受端交流电网发生短路故障时，大量盈余能量会不断进入换流阀功率模块，导致直流系统因过电压闭锁，威胁电网安全稳定运行。这类问题在输电容量达到1000万千瓦、输电距离超过2600公里的藏粤直流工程中尤为明显。

“打个比方，当道路上突然发生严重车祸时，大量车流就会瞬间拥堵，交通压力急剧升高，导致交通瘫痪。这时我们就需要开一条支路，帮助纾解这种压力。”南网科研院团队骨干赵晓斌说。

传统的柔直系统普遍采用集中式直流耗能装置，虽然也能实现受端电网交流故障穿越，但存在占地面积大、成本高等问题，不利于大规模新能源经济高效送出。

为适应发展需求，南方电网联合科研单位、国内高校、设备厂商联合攻关，共同踏上了自主研发之路。团队首次提出全新的能量自平衡柔性直流换流阀拓扑结构——在现有的换流阀功率模块中，增加一个包含电子开关和电阻的能量自平衡支路，为柔性直流输电系统打造一颗坚强“心脏”。如果系统故障，盈余功率导致功率模块电压抬升时，该支路开关就会闭合，盈余功率通过电阻得到泄放，功率模块电压降低，保障系统安全。

但是，需要什么样的开关和电阻？“那段时间，我们就像在迷宫里找出口。”团队骨干周月宾回忆说，“我们想出个‘笨办法’：把上百种可能出现的电网故障情况全都输入电脑，用仿真软件一遍又一遍模拟”。有时候仿真要“跑”上一整天，团队成员就守在电脑前，盯着屏幕上跳动的数据，困了就轮流趴在桌上眯一会儿。

无数次尝试后，他们摸清了开关和电阻的使用边界和设计原则，提出了开关和电阻的参数选型及投退策略，为能量自平衡换流阀装备研制打下基础。

历时三年，团队攻克了特高压超长距离和新能源接入柔性直流输电系统的能量快速平衡关键技术难题，研发出世界首套能量自平衡柔直换流阀，以更紧凑、更经济、更安全的方式实现受端交流电网故障全穿越。

科学家精神，正闪耀雪域高原之巅，照亮这条“电力天路”的前行方向。

（来源：金羊网）

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