据储能界了解到，昆柳龙直流工程是一项具有里程碑意义的国家重点工程，对于我国能源结构优化、区域协调发展和电力技术水平提升具有重大意义。
乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程是国家“十三五”规划的跨省区输电重点示范工程，同时也是世界上首次采用800千伏特高压三端混合直流输电技术的工程。工程送电规模800万千瓦，全长1452千米的直流线路途经云南、贵州、广西、广东。工程集特高压多端直流、特高压大容量柔直、特高压混合直流、特高压柔直应用于长距离架空线路等最复杂最前沿的电网技术于一体，需要在新设备、控制保护策略等方面实现多项技术突破，设备研发和工程建设面临着巨大的挑战。
创新引领 抢占直流输电技术“制高点”
在国际上，特高压柔性直流输电技术是个完全空白的领域，没有成熟的经验可供借鉴。中国工程院院士、南方电网公司专家委员会名誉主任委员李立浧表示，真正的核心技术要不来、买不来、讨不来。我们必须去闯这个“无人区”，尽好我们这一代的使命，把中国的能源发展好，为国家争一口气。
2018年12月，昆柳龙直流工程开工建设。工程建设伊始，南方电网超高压公司集中优势技术资源，抽选60多名技术骨干组成了柔直换流阀、直流控保系统、柔直变压器及电抗器、直流开关与穿墙套管四支攻关团队，并以此为基础，在主设备定标后牵头整合国内相关科研院所和设备厂家骨干力量，扩充成立了四支关键设备联合攻关的“超级团队”，围绕特高压多端直流、大容量柔性直流、IGBT元器件等关键设备和核心技术全力开展攻坚。
“虽然任务很艰巨，但我们有信心。”作为工程系统集成与控制保护攻关团队组长、时任南方电网超高压公司计划部总经理的胡蓉说，“关键技术的突破不仅关系到推进工程进度，更重要的是把核心技术掌握在自己手中，提升国际话语权和影响力。”
“超级团队”不畏艰难，高速“超车”，两年左右的时间里取得了多项重大突破：攻克换流阀黑模块可靠旁路技术、拓扑结构优化实现柔性直流远距离输电、首次实现特高压柔直功率器件国产化、首次全面梳理特高压多端混合直流运行方式，攻克世界电压最高容量最大桥臂电抗器的设计研发制造难题、国际上首次完成HSS开关直流燃弧试验、首次启动柔直800千伏穿墙套管国产化研制……在解决世界技术难题的同时，推动了我国电力装备技术水平的提升，在电力工程建设史上竖起一座“新峰”。
破解难题 攻克特高压多端柔直技术“关键点”
昆柳龙直流工程共有三个站点，送端昆北换流站采用常规直流送电，两个受端换流站采用柔性直流输电。应用在受端站点的特高压柔性直流换流阀是柔性直流输电的关键设备之一，这种设备在电力工程中被称为换流站的“心脏”。
以往的柔性直流输电，最高电压仅达到500千伏，而昆柳龙直流工程的电压达到800千伏，需要有个超级大“心脏”，才能承担特高压、远距离、大容量输电的重任。
如何让这颗国产的“心脏”动起来，这是摆在攻关团队面前一个世界级难题。工程柔直换流阀攻关团队组长、时任南方电网超高压公司基建部主任任成林介绍，他们自主研究新的柔直换流阀拓扑，研发新型电力电子器件，取得了多项原创性成果，获得了21项核心知识产权专利，实现了“单一模块故障不导致系统跳闸”的攻关技术目标。
“从概念到具体方案，从研究设计到实施，我们先后组织召开了50多次专题技术交流会，30余次现场试验见证，解决了特高压柔直阀参数确定、设计、生产、试验等40余项关键问题。”任成林说，昆柳龙直流工程柔直换流阀技术指标优异，一些先进技术还被国外厂家借鉴。
如果说柔直换流阀是工程的“心脏”，那么另一项关键核心技术，即多端直流工程控制保护系统就相当于“大脑”，控制保护系统对设备的启停、功率升降、执行保护等起到非常关键的作用，这又是工程建设者们必须要迈过的“一道坎”。
攻关团队通过多轮深入讨论分析和试验验证，实现了全面突破，解决了三端混合协调控制等46项关键技术问题和956个一般性策略，为后续工程的稳定运行提供了有力支撑。
依托工程 让技术“痛点”变为“突破点”
直流系统最关键的核心设备柔性直流换流阀，其中的IGBT器件，被称为电力电子装置的“CPU”。
时任昆柳龙直流工程调试总指挥、南方电网超高压公司昆柳龙项目部副总经理介绍，由于IGBT产品设计、芯片制造、封装测试及产品稳定性方面难度大，这种器件占柔直换流阀价格40%左右，3300伏以上高电压等级的IGBT主要由少数国外厂家垄断，价格高昂，而且由于厂家生产能力限制，供货进度也难以有效保证。
攻关团队组织国内厂家在国产器件应用方面开展了多项联合试验和性能测试，推进国产IGBT器件设计及制造工艺改进，解决了多项关键技术问题，实现了多项“世界首次”的技术突破，为国产IGBT器件逐步替代进口器件打下了坚实的基础。
昆柳龙直流工程输电量相当于4.5个黄河小浪底工程，是广东好几个地市一年的用电量的总和。这么重大的工程如果发生故障，经济损失不可估量。因此，昆柳龙直流工程新设备要连过三关：研制关、现场调试关以及高电压、大电流下的长期严苛考验关，以确保设备技术先进、质量可靠。
胡雨龙说：“整个调试过程顺利，特高压柔直换流阀、混合多端控保系统、HSS高速开关、纯光测量装置、启动电阻、柔直变压器等众多世界‘首台套’设备带电运行正常！”
攻坚克难 把工程“难点”转为“亮点”
昆柳龙直流工程建设面临工期紧、任务重、建设难度大、外部协调复杂等困难和挑战。针对工程建设中的难题，南方电网超高压公司严格做好工程安全、质量、进度管控。
在受端龙门换流站和柳州换流站，昆柳龙直流工程首次使用大跨度特高压柔直阀厅。工程单个阀厅面积达到5514平方米，屋盖网架总面积达52000平方米，提升高度22.8米，提升总重量达到506吨，这又是创造一项电力工程建设的新纪录。
“相当于把13个标准篮球场的钢结构网架提升到7层楼的高度。”时任昆柳龙直流工程项目质量安全总监付诗禧说，他们经过充分调研、反复技术论证，最后采取网架地面拼装后再利用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升到位，不仅大大降低了施工难度和风险，也提高了安装效率与质量。这在电力建设史上尚属于首次，具有重要的示范意义。
柔直换流阀作为换流站的“心脏”，设备安装标准也非常严苛。为了保障柔直换流阀安装环境的高洁净度要求，攻关团队创新采用阀厅六级防尘措施，将阀厅微尘成功控制在微米级，确保阀厅的洁净才能保证“心脏”强健有力的搏动。
2020年12月27日，经过上万名建设者近两年坚持不懈的努力，工程提前半年实现了投运。昆柳龙直流工程创造了19项世界第一，依托工程申请发明专利108件，牵头编制国际标准、国家标准、行业标准、企业标准共计51项，在世界上率先建立并掌握系统全面的特高压多端混合柔性直流技术知识产权体系。
时任南方电网超高压公司副总经理李庆江说：“我们在工程建设中以主动科研攻关来保障工程质量、掌握核心技术、提升技术影响力和促进人才培养。工程建设中把攻坚作为检验初心使命、体现责任担当的重要战场，顺利实现了工程建设目标，形成了我们‘胸怀大局、迎难而上、自立自强、勇攀高峰’的昆柳龙精神品质。”
本文刊载于《当代电力文化》2024年第9期，作者单位：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司
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