柔性直流输电工程

为推进柔性直流输电技术的发展与进步，科学谋划柔性直流专家工作委员会（以下简称“专委会”） 2023 年工作计划和未来发展，专委会定于2023年6月21日在广东省广州市召开EPTC柔性直流专家工作委员会第一届第一次工作会议暨柔性直流科研成果技术交流会，请各相关单位和专家出席会议。

大功率全控型电力电子器件制造及控制技术的发展,推动了柔性直流输电工程的建设。基于柔性直流输电系统控制方式和拓扑结构的特殊性,在直流侧发生故障时,其故障电流上升速度极快且破坏性极强。针对柔性直流输电系统的故障类型和保护分区进行讨论,结合现阶段的故障隔离技术,介绍了直流断路器、换流器和交流断路器的应用状况。为快速隔离故障,详细介绍了柔性直流线路保护中的行波保护、微分欠压保护和其他新型保护,并对柔性直流输电技术的发展趋势进行了展望。

柔性直流输电系统成套设计及核心装备系列国家标准，包括1《柔性直流输电系统成套设计规范》、2《柔性直流输电换流器技术规范》、3《柔性直流输电控制与保护设备技术要求》，均由南方电网科学研究有限责任公司牵头编写，为世界上首次制定，技术创新难度大，标准成果达到国际领先水平。 本项目之前，世界上尚无相关国际标准参考，南网科研院突破柔性直流输电技术领域三个重要技术方向，包括成套设计、换流器、控制保护核心技术，研究成果形成国家标准，规范了国内柔性直流输电系统成套及核心装备设计情况，为成套设计及核心装备设计、制造、试验、验收提供直接参考依据，意义重大。 项目团队依托国家863计划课题，通过多年技术攻关，完全掌握高柔性直流输电关键技术，在成套设计、换流器、控制保护等方面取得重大创新成果，形成技术标准，并率先实现工程应用，引起巨大社会反响： 1.标准1中第4、6、7部分，世界上首次提出了百千伏级高压柔性直流输电系统集成设计方法，实现了大规模新能源并网和区域电网互联的整体工程应用。 2.标准2中第5、6部分，世界上首次设计了自主化的高压大容量柔性直流输电换流阀关键装备，实现了直流电压从±160kV到±350kV、输送容量从百兆瓦到千兆瓦的跨越式突破。 3.标准3中第5部分，世界上首次提出了柔性直流输电控制与保护设备的体系化技术要求，有效支撑柔性直流输电工程控制保护系统的研发。 4.标准1中第9部分、标准2中第7部分、标准3中第6部分，世界上首次提出了覆盖柔性直流输电系统研究、装备研制、主设备试验的试验技术。 项目获得专利15项（发明专利12项）、软件著作权1项，发表论文14篇，专著1部。相关成果通过了中国电机工程学会及中国机械工业联合会的成果鉴定，鉴定委员会一致认为“多端柔性直流输电技术处于国际领先水平”、“研发的千兆瓦级柔性直流背靠背系统装备具有完全自主知识产权，达到国际领先水平”。 本系列标准已成功应用在云南电网与南网主网鲁西背靠背直流异步联网工程、乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程、三峡如东海上风电柔性直流输电示范项目中的系统成套设计、换流阀、控制保护等核心设备研制中，社会经济效益显著。 项目完成的国家标准是柔性直流输电技术成果转化为知识产权的直接体现，通过成功实施和推广应用，建成了产学研用科研团队，培养了大批专业技术人才，带动了国内高压大容量柔性直流输电换流器、控制保护等核心装备制造业的发展，提升了我国能源科技自主创新能力和国际竞争力，践行了国家创新驱动发展战略。

5月5日，在位于安徽省合肥市瑶海区铜陵北路和泗水路交叉口附近的刘大墩供电台区，合肥供电公司瑶海供电服务中心员工李明在现场测试电压质量。“安装柔性直流调压装置后，客户端电压为224伏，符合规定标准。”李明说。

近日，构网型柔直控制策略在张北柔直电网工程完成系统调试并成功投入应用，使工程具备450万千瓦满功率送电能力，大幅提升了直流电网的电压频率支撑能力和新能源发电外送能力，为华北电网新能源电量消纳和迎峰度夏电力保供注入新动能。

鲁西柔性直流换流阀投运至今，在运维过程中存在以下问题: (1) 功率模块进出水嘴无专用工具紧固、均压电极由于空间狭小无法开展力矩检查: (2) 功率模块故障率高，只能采取简单更换、返厂修复的处理方法: (3) 柔直阀塔冷却主管道采用预埋方式设计，上方用钢板进行铺设，检修功率模块需关闭管道进、出水阀门，钢板重达75kg，移开存在人员受伤及钢板坠入管道引起设备损坏等风险:(4)柔直功率模块测试装置重达60kg，不易搬运，其测试线长18m (重10kg)，测试光纤长22m，收纳不方便:(5)功率模块故障后会将故障代码上传到阀控上位机，生成一个4位十六进制代码。目前读取故障代码需要将4位十六进制数转为二进制数( 代码组合有65536种故障类型)，再通过查询二进制故障代码表格，才能查到对应故障类型。 本项目的实施，解决了柔直换流阀检修遇到的新问题和五大痛点，大幅提高了柔直换流阀检修效率，提升了检修质量，降低了检修作业、仪器搬运中潜在的安全隐患，培养锻炼了一批在柔直输电换流阀检修专业的技术人才，为鲁西换流站柔直全年利用小时数超5000h做出了应有贡献，同时该项目可供乌东德直流工程及其他 柔性直流输电工程参考借鉴。

本项目在南方电网公司及超高压输电公司重点科技项目的支持下，立足自主创新，基于鲁西背靠背异步联网工程前期面临的高电压大容量柔性直流换流阀及其控制系统设备研制、控制保护功能设计所面临的技术难题，结合并联混合直流异步联网工程新设备精细运维遇到的新问题，以及工程建成投产后在一二次设备运行维护过程中出现的问题，主要从大容量高电压柔直换流阀及阀控系统、并联混合直流控制保护系统和设备运行维护等三个方面开展技术研究。 本项目获得国家发明专利授权10 项，实用新型专利授权8 项。在核心期刊发表论文9 篇。在中国电力出版社出版专著“背靠背柔性直流输电运行维护”1 部。形成南方电网公司企业标准《柔性直流电压源换流器状态评价导则》1 份，这是国内第一个柔性直流输电工程设备状态评价标准。该项目提出的高压力均匀传递功率模块结构和精密自校正压装工艺、利用柔直无功调节优势参与常规直流无功调节的背靠背混合直流无功协调控制策略、新型快速故障检测方法以及新型换相失败预测控制策略，研制的基于压接式和塑封式大容量功率器件的柔性直流换流阀及控制保护装置、柔直换流阀多维度数据集成系统，建立的基于多元线性回归的电压源换流器状态评价体系，均已直接应用于鲁西背靠背异步联网工程、云贵互联工程、昆柳龙直流输电工程，运行效果良好，有效提升了鲁西背靠背直流工程运行可靠性，促进了我国高电压大容量柔性直流输电整体设计技术、装备制造业、试验技术的发展创新，提升了我国在柔性直流输电领域的技术水平。

开展职工技术创新活动（以下简称“职创”或“职工创新”），加强职工队伍建设，组织动员职工积极参与技术创新实践，是提高职工创新能力，促进创新型国家和创新型企业建设的重要途径。全景分析职创工作成效。采用“支撑体系+过程管理+职创成果”全景分析方法，支撑体系针对职创制度体系、人才队伍、经费管理和支撑平台开展分析，过程管理对职创项目立项、过程管控、结题验收进行分析，职创成果对成果质量、应用、评价、转化和激励进行分析，对于深入透彻掌握公司职创成效研究作用明显，全景分析思路对开题研究具有良好推动作用。研究提出了职工创新关键点模型，理顺了职创和管理关系，有利于推动下一步工作落地；总结梳理了公司推进职创的体系，研究提出了公司职创五大成效和五大不足；通过研究国内外先进企业职创经验，研究总结了相关经验；根据以上研究，形成职工创新项目多、创新成果产出多、创新成果质量高、创新经费效益高的“两多两高”良好局面，有利于推动下一步工作落地。 。公司通过特高压直流工程、多端大容量高电压柔性直流输电工程、储能、超导、柔性交流输电、电动汽车、智能配用电等重大项目的技术攻关和示范，带动了一大批国内研究机构、设备厂家的技术进步，为中国制造走出国门、引领世界技术潮流做出了重大贡献。