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(shù)先進(jìn)性、工程復(fù)雜性達(dá)到當(dāng)前輸變電領(lǐng)域世界最高水平，是南方電網(wǎng)公司成立以來建設(shè)難度最高、技術(shù)挑戰(zhàn)最大的工程項目。習(xí)近平總書記在對烏東德水電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電的重要指示中提出，要勇攀科技新高峰。習(xí)近平總書記的重要指示激勵昆柳龍建設(shè)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(lǐng)先、無先例可循的技術(shù)路線，以極為頑強(qiáng)的意志勝利完成科技攻關(guān)，引領(lǐng)世界特高壓輸電技術(shù)進(jìn)入柔性直流新時代。
南方電網(wǎng)公司首席技術(shù)專家、南網(wǎng)科研院董事長饒宏
柔直技術(shù)突破 實現(xiàn)原始創(chuàng)新
面對直流輸電技術(shù)領(lǐng)域的“無人區(qū)”，南方電網(wǎng)公司首席技術(shù)專家、南網(wǎng)科研院董事長饒宏帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊在昆柳龍直流工程中首創(chuàng)特高壓柔性直流技術(shù)，實現(xiàn)從技術(shù)設(shè)想到工程技術(shù)實踐的原始創(chuàng)新，引領(lǐng)全球特高壓技術(shù)進(jìn)入了柔性直流時代。
這是南方電網(wǎng)公司科研人員勇于創(chuàng)新實踐的結(jié)果。他們敢闖敢試，在開辟新領(lǐng)域、探索新路徑過程中持續(xù)搶占世界直流技術(shù)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(qiáng)、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(chǎn)是世界直流輸電工程技術(shù)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(wǎng)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(shù)發(fā)展初期，我們經(jīng)歷了引進(jìn)、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(shù)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(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范應(yīng)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(fù)責(zé)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(qiáng)交流電網(wǎng)支撐發(fā)展的瓶頸，提高多直流饋入受端電網(wǎng)穩(wěn)定性。
工程采取什么樣的技術(shù)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(xì)致的理論研究、分析論證，饒宏和他的團(tuán)隊認(rèn)為可以利用柔性直流技術(shù)特點來解決這個持續(xù)困擾電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的問題，同時解決特高壓柔性直流遠(yuǎn)距離輸送和架空線技術(shù)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(shù)，并獲得了專家的認(rèn)可。
五年來，饒宏帶領(lǐng)他的團(tuán)隊解決了一系列技術(shù)問題，從系統(tǒng)分析、參數(shù)選擇再到設(shè)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(shù)方案。這些前期的基礎(chǔ)論證、科學(xué)研究是工程得以圓滿完成的重要基礎(chǔ)。
影響未來電網(wǎng)格局的關(guān)鍵技術(shù)
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(shù)不斷應(yīng)用發(fā)展，特高壓、大容量、多端、混合直流等技術(shù)的層層疊加也使工程建設(shè)的技術(shù)難題呈幾何級數(shù)增加。“我們要做的就是通過技術(shù)手段，讓這張世界上最復(fù)雜的電網(wǎng)，成為世界上最先進(jìn)、最可靠的電網(wǎng)。”
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(shè)計了提升措施，通過策略優(yōu)化適應(yīng)電網(wǎng)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(fù)。”這只是工程中的諸多難題之一。掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，并不是單點技術(shù)突破，團(tuán)隊需要自主解決工程建設(shè)鏈條上的所有關(guān)鍵技術(shù)點，提前解決工程投運中的各種技術(shù)問題。
在昆柳龍直流工程投產(chǎn)之前，柔性直流技術(shù)在歐洲等國家主要應(yīng)用于新能源并網(wǎng)領(lǐng)域，這個技術(shù)到底能不能用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，引起了國際業(yè)界的廣泛關(guān)注。2019年，南網(wǎng)科研院在國際大電網(wǎng)組織發(fā)起成立了混合直流輸電技術(shù)工作組，得到了來自十多個國家的專家的熱烈響應(yīng)。
如今，該工程的成功投運向世界證明了柔性直流技術(shù)可以示范應(yīng)用在主網(wǎng)架上進(jìn)行遠(yuǎn)距離大容量送電，必將成為未來柔性直流技術(shù)發(fā)展的趨勢，這也是以饒宏為代表的技術(shù)專家為世界直流輸電發(fā)展所作出的重大創(chuàng)新貢獻(xiàn)。 (周慧)
南網(wǎng)科研院直流輸電與電力電子技術(shù)研究所研究員周月賓
挑戰(zhàn)技術(shù)高峰 打造“最強(qiáng)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(xué)博士畢業(yè)。作為一名電網(wǎng)科研人，他和團(tuán)隊打造了世界首個特高壓柔性直流輸電工程的“最強(qiáng)心臟”——柔性直流換流閥，在特高壓柔性直流輸電技術(shù)的道路上奮力拼搏。
挑戰(zhàn)柔性直流輸電技術(shù)的“珠穆朗瑪峰”
2016年初，南方電網(wǎng)公司首次提出了特高壓柔性直流的技術(shù)設(shè)想。當(dāng)時因為沒有任何技術(shù)基礎(chǔ)，來自系統(tǒng)、設(shè)計和設(shè)備等領(lǐng)域的專家意見并不統(tǒng)一，有些專家并不好看這項技術(shù)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(diào)研計算、分析論證，形成了南方電網(wǎng)公司關(guān)于特高壓柔直的第一本論述報告，論證了特高壓柔直技術(shù)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(shù)研究的一把“鑰匙”，這成為團(tuán)隊后續(xù)研究攻關(guān)的基礎(chǔ)。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?fù)浣Y(jié)構(gòu)、配置哪些控制策略、預(yù)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(dāng)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(jīng)過上百次的調(diào)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(chǔ)。
肩負(fù)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(guān)鍵核心設(shè)備之一，承擔(dān)著特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量清潔水電轉(zhuǎn)換為日常使用的交流電的重任。周月賓與國內(nèi)廠家聯(lián)合攻關(guān)，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(jī)。說起這個，周月賓言語中充滿驕傲：“我們第一個原型機(jī)的長寬高為9米×7米×15米，重量約70噸，相當(dāng)于一架C919大型客機(jī)的重量。”
當(dāng)時，特高壓柔直閥的經(jīng)濟(jì)性是業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的又一焦點，尤其是損耗問題，高損耗意味著設(shè)備運行效率低下。根據(jù)過往設(shè)計經(jīng)驗，特高壓柔直閥的損耗預(yù)估在1.2%—1.3%，“這是10多年前的損耗指標(biāo)，對于一個世界級的工程而言，這個技術(shù)指標(biāo)并不先進(jìn)。”為此，周月賓大膽提出采用調(diào)制技術(shù)，對已有的設(shè)計理念進(jìn)行革命。通過反復(fù)迭代，周月賓和同事們自主開發(fā)設(shè)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(guān)于工程技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)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(qiáng)度。”在技術(shù)的攻關(guān)路上，幾乎每一步都是岔路口，每一步都離不開大膽突破、謹(jǐn)慎論證，在特高壓柔性直流技術(shù)的科研攻關(guān)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(fù)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(yuǎn)、攀得更高。”(周慧)
南網(wǎng)總調(diào)繼電保護(hù)處主管李捷
不斷精益求精 攻克技術(shù)難關(guān)
作為南網(wǎng)總調(diào)繼電保護(hù)處主管，李捷長期奮戰(zhàn)在交直流電網(wǎng)保護(hù)整定和運行管理一線，先后承擔(dān)“兩渡”直流、魯西背靠背、滇西北直流等重點工程并網(wǎng)的關(guān)鍵任務(wù)，在交直流電網(wǎng)混聯(lián)運行方面積累了豐富的經(jīng)驗。
從入職時的交流電網(wǎng)保護(hù)整定業(yè)務(wù)，到后來的直流保護(hù)管理業(yè)務(wù)，他勇于迎接新任務(wù)，面對昆柳龍這一“世界級工程”，他再次勇挑重?fù)?dān)，迎難而上，投入到工程直流控制保護(hù)技術(shù)攻關(guān)。面對昆柳龍工程在混合、特高壓、多端等多種復(fù)雜技術(shù)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(shè)計之初的方案論證到保護(hù)策略和技術(shù)參數(shù)的分析研究，再到后來的試驗調(diào)試的反復(fù)驗證，大量新技術(shù)從無到有，不斷精益求精，攻克技術(shù)難關(guān),許多看似不能完成的任務(wù)，都得以圓滿解決。
勇挑重?fù)?dān)，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(shù)缺乏能夠直接借鑒的經(jīng)驗，需要全面評估論證昆柳龍直流工程采用混合直流技術(shù)的可行性，才能確保8000兆瓦的清潔能源送出和電網(wǎng)安全穩(wěn)定。
剛承擔(dān)完成金中、魯西、永富三大直流工程投運的交直流保護(hù)整定和并網(wǎng)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(guān)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(hù)與直流保護(hù)配合要求、直流電流互感器異常防控措施等重要技術(shù)要求，控制保護(hù)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(shù)方案奠定堅實的基礎(chǔ)。
對于控制保護(hù)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(shù)難點以及時間緊、任務(wù)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(dǎo)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(hù)關(guān)鍵問題得到有效整改，為上千項試驗項目的安全有序推進(jìn)保駕護(hù)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(hù)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(dāng)團(tuán)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(yīng)保護(hù)解決，牽頭研究提出配置電流諧波差動保護(hù)，圓滿解決了難題。
嚴(yán)格把關(guān)，保證工程并網(wǎng)調(diào)試質(zhì)量
在解決直流控制保護(hù)試驗問題的同時，交流系統(tǒng)的并網(wǎng)整定工作也在同步推進(jìn)。已有近十年保護(hù)整定經(jīng)驗的李捷被委以重任，負(fù)責(zé)整個工程的整定計算工作。
在疫情防控的關(guān)鍵時期，總調(diào)啟動AB崗分組輪班模式。在整定的高峰期，李捷和團(tuán)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(shù)發(fā)展的關(guān)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(shè)備就必須配置相應(yīng)保護(hù)，保電網(wǎng)又必須防范這個保護(hù)導(dǎo)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(shè)防，有效防范直流雙極閉鎖風(fēng)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(yù)測，且不尋常的事件，通常會引起市場連鎖負(fù)面反應(yīng)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(xí)以為常的風(fēng)險，比喻大概率且影響巨大的潛在危機(jī))。工程調(diào)試過程中，龍門換流站出現(xiàn)9次諧波電壓超標(biāo)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(jī)理，通過仿真定位與直流入地電流的關(guān)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(diào)試質(zhì)量，南方電網(wǎng)公司組建四個工作組分別對調(diào)試方案進(jìn)行審查把關(guān)，李捷被安排作為二次設(shè)備組的聯(lián)系人，牽頭組織相關(guān)專家會診調(diào)試方案，廣泛討論分析反饋數(shù)十項改進(jìn)建議，確保后續(xù)運行方式得到充分驗證。 (孔飛)
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