奮斗者正青春｜勇攀高峰攻堅核心技術

4月29日，國網經研院組織召開甘肅—浙江±800千伏特高壓直流輸電工程聯調試驗控制部分的總結會議。該工程在世界上首次采用±800千伏/800萬千瓦特高壓柔直換流站技術，國網經研院柔性直流攻關團隊承擔了工程全部成套設計、控制保護聯調試驗及核心裝備牽頭研發等工作。

國網經研院柔性直流攻關團隊成立于2014年，成員從最初的10余人發展至如今的30余人，平均年齡33歲。團隊長期深耕柔性直流輸電成套設計與工程應用，攻克了柔性直流組網、混合級聯直流、遠海風電柔直、特高壓柔性直流等核心技術，牽頭的10余項科研項目獲批國家重大科技專項、工業和信息化部“一條龍”等國家級項目，斬獲省部級獎勵30余項，編制國標、行標30余項，牽頭研制的2項裝備入選國家能源首臺套重大裝備，牽頭完成的2項成果入選國家能源研發平臺十大科技創新成果。成立以來，團隊培養的青年骨干先后入選中國電力優秀青年科技人才、IEC青年專家、北京市“昌聚工程”青年人才、國家電網公司青年人才托舉工程等，為新型電力系統建設提供了堅實的人才保障。

▲團隊成員在實驗室分析柔直換流站試驗波形

深耕柔性直流組網

2016年年初，世界首個柔性直流電網工程——張北柔性直流電網工程啟動技術攻關，國網經研院柔性直流攻關團隊從零起步，承擔了全部系統成套設計工作。

▲團隊成員在柔性直流換流閥閥廳現場

團隊面臨的首要難題是如何實現柔性直流組網4個換流站“口”字型互聯，確保上千種運行方式、上萬種運行工況的安全穩定。團隊從基礎建模開始，歷經上百個日夜的編制與調試，用數萬條代碼構建了一套柔性直流電網成套設計平臺，夯實了柔性直流電網運行特性研究的基礎，研發出一套直流組網下的穩定控制與超高速保護技術，其控制復雜度、保護速度與協同難度均遠超以往柔直工程，破解了柔性直流的組網難題。

如何調節大規模新能源的接入功率，避免寬頻振蕩和功率盈余問題，是團隊面臨的又一個挑戰。團隊青年骨干對可能引發電力系統寬頻振蕩的因素開展了漫長的“排雷式”排查，每當發現一個可能的疑點，就搭建模型一次次驗證，參數迭代不下百輪。通過對柔直和新能源特性的精準把控，團隊陸續歸納出十余種備選方案，隨后逐個潛心研究、反復論證篩選。2018年至2019年，團隊相繼研究出全新的功率盈余抑制技術和振蕩抑制技術，有力保障了張家口地區大規模新能源安全穩定接入大電網。

2020年，張北柔性直流電網工程順利投運，創下12項世界第一。國網經研院副院長李明表示：“這是大家打贏的‘關鍵一仗’，全球首次在工程層面驗證了新能源孤島經柔直組網送出的可行性。”

保障海上風電建設

如果說張北柔性直流電網工程是國網經研院柔性直流攻關團隊在陸地上的科研實踐，那么江蘇如東海上風電柔性直流工程則吹響了他們挺進深藍的“沖鋒號”。

▲團隊成員開展技術研討

如東海上風電柔性直流工程是我國首個海上風電柔性直流工程，此前國內對海上風電柔直送出的研究幾乎為零。團隊沒有研究經驗可循，還面臨海上換流站承載力有限、平臺面積寸土寸金的難題，挑戰極大。

2018年，團隊從一幅幅拓撲接線、一頁頁公式推導開始，逐項進行技術攻關。為了給海上平臺“瘦身”，團隊對主接線方案進行了十幾輪修改，每一處調整都經過反復計算、迭代仿真。最終，團隊創新提出了海上風電柔直的輕型化成套方案，“砍掉”大型限流設備，讓核心裝備“身兼多職”，成功攻克海上換流站緊湊化、輕型化設計這一難題。

在這場攻關中，團隊形成了鼓勵探索、包容試錯的創新氛圍——在技術討論中不設權威，“誰有道理聽誰的”。在平等交流、暢所欲言的基礎上，團隊里每一位青年成員都敢發聲、敢嘗試、敢突破，在實踐中積累了大量經驗，逐漸成長為能獨立提出設計思路的項目經理。

“我們一直在做基礎研究和技術方案升級，每一個參數能否滿足系統要求、能否在有限空間內開展現場試驗，我們都反復計算、迭代仿真，絕不含糊。”國網經研院直流技術咨詢中心副主任、如東海上風電柔性直流工程項目經理趙崢說。

2021年12月，如東海上風電柔性直流工程正式投運，標志著我國海上風電進入大規模開發的新階段。國網經研院柔性直流攻關團隊沒有停下腳步，又開始嘗試更高電壓等級、更大容量的海風柔直工程研發，繼續向更深更遠的海域挺進。

攻堅特高壓核心技術

在國家大規模“沙戈荒”新能源外送需求的推動下，國網經研院柔性直流攻關團隊主動瞄準特高壓柔性直流技術領域開展科研攻關。

器件性能不足是制約特高壓柔直發展的“卡脖子”難題。傳統器件無法滿足遠距離、大容量輸電需求，特高壓工程亟須大功率器件支撐。2021年4月，團隊啟動了5千安級換流閥與器件的研制，構建了貫穿“系統-裝備-器件”的一體化聯合研發體系，并作為召集方和牽頭方組織器件廠家和換流閥廠家協同作戰。

挑戰接踵而至——器件關斷尖峰電壓超標、模塊防爆與耐壓難以兼顧，幾輪試驗下來，關鍵指標始終達不到要求。“那段時間，大家心都懸著，不知道這條路到底能不能走通。”國網經研院直流技術咨詢中心實驗室管理處處長、5千安級柔直換流閥研制項目主要負責人李探說。

經過對每一次試驗失敗數據的逐項排查、多方研討，團隊在無數次“碰壁”中一點一點逼近目標。2024年12月，歷時近4年，世界首個±800千伏/800萬千瓦特高壓柔直換流閥及絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）器件研制成功。在這場攻關中，一批青年骨干跟著前輩跑現場、記數據，組織廠家開展聯合試驗，一步一個腳印成長為團隊的中堅力量。

▲團隊成員分析試驗波形

2022年至2025年，針對兩千公里級遠距離輸電以及“沙戈荒”千萬千瓦級新能源送出帶來的新挑戰，團隊相繼攻克了遠距離輸電功率盈余抑制、構網型控制等關鍵技術，在特高壓柔直系統解決方案上取得全面突破。依托一系列技術創新，自2023年起，團隊承擔了世界首個特高壓柔性直流工程——甘肅—浙江±800千伏特高壓直流輸電工程的成套設計，并持續承擔蒙西—京津冀、藏東南—粵港澳等后續多項特高壓柔直工程的成套設計，推動我國首批±800千伏/800萬千瓦特高壓柔直工程建設，有力打造“沙戈荒”綠電通道，為全球荒漠地區新能源規模化開發提供中國方案。

面對“沙戈荒”特高壓柔直外送與深遠海風電大規模開發的廣闊前景，國網經研院柔性直流攻關團隊以昂揚斗志勇往直前，不斷迎接新的技術挑戰，以青春之力書寫電力科技答卷。

內容來源：國家電網有限公司官方網站