還記得

“張北的風(fēng)，點(diǎn)亮北京的燈”

的故事嗎？

此刻，

在張北一望無際的大草原上，

許多巨大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片

正緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)。

 綠色電能

通過一張看不見的網(wǎng)

被源源不斷送往北京，

點(diǎn)亮了首都的璀璨燈光。

這張網(wǎng)，

就是擁有12項(xiàng)世界第一的

±500千伏張北柔性直流電網(wǎng)

試驗(yàn)示范工程

（簡(jiǎn)稱“張北柔直工程”）。

這項(xiàng)工程到底有多牛？

柔性直流輸電技術(shù)

是一項(xiàng)很先進(jìn)的輸電技術(shù)。

從“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的

柔性直流輸電技術(shù)，

到柔性直流電網(wǎng)，

中間走過了幾十年，

中國(guó)完成了從跟跑到領(lǐng)跑。

2020年，

我國(guó)率先攻克了 

三大技術(shù)難題，

建成了具有里程碑意義的

世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程

——張北柔直工程。

柔性直流電網(wǎng)是

中國(guó)原創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先的

重大技術(shù)創(chuàng)新，

是破解新能源開發(fā)利用

世界難題的“中國(guó)方案”，

是國(guó)家電網(wǎng)公司構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、

踐行“雙碳”目標(biāo)的重要行動(dòng)。

▲張北柔直工程線路。

張北柔直工程打造了

世界首個(gè)四端環(huán)形柔性直流電網(wǎng)，

新建中都、康巴諾爾、阜康、延慶

4座±500千伏換流站，

總換流容量900萬千瓦。

▲張北柔直工程±500千伏中都換流站。

這項(xiàng)工程助力冬奧北京會(huì)

實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)史上

首次全時(shí)段100%“綠電”供應(yīng)，

為解決新能源匯集與送出問題

樹立了典范。

▲2022年冬奧北京會(huì)主會(huì)場(chǎng)被“綠電”點(diǎn)亮。

在全球裝機(jī)規(guī)模最大的

抽水蓄能電站——

豐寧抽水蓄能電站

“削峰填谷”的配合下，

張北柔直工程平穩(wěn)地

將“綠電”送到北京。

▲豐寧電站上水庫。

然而，歷史上，

柔性直流技術(shù)的發(fā)展，

并非一帆風(fēng)順。

以柔克剛，

是中國(guó)的傳統(tǒng)智慧。

中國(guó)電力人用這樣的智慧

解決了

100多年前愛迪生一直想解決的

大功率直流斷開這個(gè)難題。

人們對(duì)于輸電技術(shù)的

認(rèn)識(shí)和研究始于直流。

1882年，歷史上首次

遠(yuǎn)距離直流輸電實(shí)驗(yàn)獲得成功。

然而，

早期的直流輸電存在

變壓器變換困難、

功率難以提升、

發(fā)電機(jī)不易換向、

可用功率低等缺點(diǎn)。

后來，

交流輸電技術(shù)日益成熟

并得到廣泛應(yīng)用。

我國(guó)第一個(gè)特高壓試驗(yàn)示范工程

也是交流工程。

▲1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程線路。

歷史，總是螺旋式前進(jìn)的。

隨著技術(shù)的發(fā)展，

直流輸電又重回舞臺(tái)的中央。

20世紀(jì)50年代，

高壓大容量的可控汞弧整流器

研制成功，

為高壓直流輸電的發(fā)展

創(chuàng)造了條件。

中國(guó)柔性直流輸電工程

的技術(shù)研究與應(yīng)用起步較晚，

但中國(guó)電力人憋著一口氣，

他們?nèi)找辜娉?，奮起直追！

2011年7月，

亞洲首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的

柔性直流工程——

上海南匯風(fēng)電場(chǎng)

柔性直流輸電工程投運(yùn)。

▲上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程。

2014年7月，

世界首個(gè)五端柔直工程——

浙江舟山±200千伏

五端柔性直流

科技示范工程正式投運(yùn)，

標(biāo)志著我國(guó)

在柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域

走在了世界前列。 

▲浙江舟山±200千伏五端柔性直流科技示范工程。

2015年12月，

福建廈門±320千伏

柔性直流輸電

科技示范工程正式投運(yùn)，

刷新了電壓等級(jí)和

輸送容量的世界紀(jì)錄。

▲廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程。

2020年6月29日，

張北柔直工程竣工投產(chǎn)。

▲張北風(fēng)電場(chǎng)。

中國(guó)電力人首次突破了

柔性直流電網(wǎng)構(gòu)建與

穩(wěn)定控制的核心技術(shù)，

提出了柔直組網(wǎng)、

多點(diǎn)匯集、

多能互補(bǔ)的

直流電網(wǎng)拓?fù)浜拖到y(tǒng)方案，

建立了

柔直電網(wǎng)穩(wěn)定控制體系，

攻克了柔直電網(wǎng)功率盈余與

孤島接入新能源的穩(wěn)定控制等

技術(shù)難題，

成功實(shí)現(xiàn)了

世界首個(gè)直流電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

張北柔直工程創(chuàng)造了這份

12項(xiàng)世界第一的榜單。

榜單上的每一項(xiàng)，

都是電力史上的一顆明珠，

其背后，

都飽含了中國(guó)電力人的

智慧和汗水，

都有著不平凡的故事。

柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展過程，

也是中國(guó)制造崛起的過程。

▲張北柔直工程變壓器安裝現(xiàn)場(chǎng)。

張北柔直工程

應(yīng)用了我國(guó)自主研發(fā)的

世界上最高電壓等級(jí)、

最大開斷能力的直流斷路器，

世界上最高電壓等級(jí)、

最大換流容量的柔性直流換流閥，

世界上最大功率的

全控可關(guān)斷器件等。

這項(xiàng)“中國(guó)方案”的

核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備均為

國(guó)際首創(chuàng)。

▲±500千伏延慶換流站閥廳內(nèi)的閥塔。

2006年，

國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)

柔性直流輸電技術(shù)專項(xiàng)研究。

當(dāng)時(shí)，外國(guó)專家曾說：

“這項(xiàng)技術(shù)，

中國(guó)人10年絕對(duì)干不出來。”

作為直流電和交流電

相互轉(zhuǎn)換的橋梁，

柔性直流換流閥

被稱為柔直工程的“心臟”，

是柔性直流項(xiàng)目中

技術(shù)含量最高、挑戰(zhàn)最大的

主設(shè)備之一。

▲張北柔直工程換流閥安裝現(xiàn)場(chǎng)。

畫了數(shù)百?gòu)垐D紙，

提交了幾十份報(bào)告，

開展數(shù)百次試驗(yàn)

研制換流閥樣機(jī)，

經(jīng)過多次迭代升級(jí)……

國(guó)家電網(wǎng)的研發(fā)人員

一路摸爬滾打，

成功研制出

±500千伏/3000兆瓦級(jí)

柔性直流換流閥。

它的可靠性水平

超越國(guó)外同類產(chǎn)品，

總體技術(shù)性能達(dá)到

國(guó)際先進(jìn)水平，

部分技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先。

▲±500千伏延慶換流站全站24座閥塔有3168個(gè)子模塊、26000多個(gè)水管接頭、1500多個(gè)主通流回路接觸面和7606根光纖。

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），

是變流器的控制核心，

被稱電力系統(tǒng)的“CPU”。

過去，

大功率IGBT器件被進(jìn)口產(chǎn)品壟斷。

在張北柔直工程中，

我國(guó)自主研制的

世界上最大功率

全控可關(guān)斷器件——

4.5kV/3kA壓接式IGBT器件，

實(shí)現(xiàn)大批量工程應(yīng)用。

▲負(fù)壓耦合式直流斷路器。

我國(guó)自主研制的世界首批500千伏

混合式、負(fù)壓耦合式和機(jī)械式

三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的直流斷路器，

首次攻克了“大電流直流開斷”

這一世界性難題，

解決了全控型電力電子器件

5倍電流關(guān)斷、

毫秒級(jí)高速機(jī)械開關(guān)設(shè)計(jì)、

550千伏高電位可靠供能裝置等

系列技術(shù)問題，

具備3毫秒內(nèi)開斷高達(dá)25千安的

直流短路電流能力，

突破了直流組網(wǎng)的瓶頸，

實(shí)現(xiàn)了我國(guó)直流輸電

從“線”到“網(wǎng)”的質(zhì)變。

▲研發(fā)人員開展技術(shù)攻關(guān)。

一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的背后，

又是多少個(gè)不眠之夜！

▲張北柔直工程送出線路作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

除了技術(shù)裝備，

圍繞張北柔直工程，

中國(guó)電力在基礎(chǔ)理論研究、

試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)、

工程系統(tǒng)集成等方面，

都取得了一大批

國(guó)際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果，

電力技術(shù)的整體水平得到提升。

▲國(guó)家電網(wǎng)仿真中心超算中心。

國(guó)家電網(wǎng)仿真中心

對(duì)張北柔直工程

進(jìn)行了5800個(gè)工況、

8萬余次仿真計(jì)算，

開展了工程并網(wǎng)特性、

運(yùn)行方式安排、控制保護(hù)策略、

故障應(yīng)對(duì)措施等全方位的

仿真分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，

保障了工程順利投產(chǎn)。

未來，我國(guó)

世界最高水平的柔性直流電網(wǎng)

試驗(yàn)和仿真條件，

將持續(xù)助力

柔性直流輸電技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

▲國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程二期擴(kuò)建工程現(xiàn)場(chǎng)。

中國(guó)柔直技術(shù) 

后發(fā)而先至，

其中飽含著中國(guó)智慧，

更體現(xiàn)了中國(guó)人的

志氣、骨氣、底氣！

▲2021年9月28日，±500千伏中都換流站首次年度檢修現(xiàn)場(chǎng)。

剛?cè)岵?jì)，后發(fā)先至，

中國(guó)智慧，世界方案。

砥礪前行，未來可期！

策劃｜賀煥峰 張?jiān)?nbsp;

撰稿&責(zé)編｜師維藝

美編｜李洋 張競(jìng)?cè)?/span>

感謝｜國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院、國(guó)網(wǎng)冀北電力