设计之路披荆斩棘
国网智研院对±320千伏/100万千瓦柔性直流换流阀的研制,始于2011年。当年,上海柔直工程顺利投运,实现我国在柔性直流输电领域零的突破。随后,面向世界柔性直流技术巅峰的高压大容量与多端柔性直流输电技术的攻关启动。
相较上海柔直工程,±320千伏/100万千瓦不仅仅是数量上的提高,更是质的改变。±320千伏/100万千瓦柔性直流换流阀功率模块串联数和阀控规模大幅增加,暂稳态电流应力提高7倍左右,达到可关断器件的承受极限,由此对换流阀冗余设计、绝缘配合、电磁兼容、过流过压保护、电容均压、阀控系统控制能力提出前所未有的挑战。研发团队不畏困难、勇往直前,最终,高电压、大电流、强电磁场环境下换流阀散热、电压尖峰抑制、电磁兼容问题以及阀控设备低开关频率电容平衡等问题逐个突破。
2013年1月,国网智研院率先研制成功世界首个具有完全自主知识产权的±320千伏/100万千瓦柔性直流换流阀及阀控设备样机,并通过IEC62501等4项国际标准规定的全部型式试验,及国际权威认证机构挪威船级社(DNV)KEMA实验室的见证。DNV在其官方网站上说:“这个(柔性直流换流阀)打破电压和容量水平世界纪录,标志着模块化多电平柔性直流输电技术取得了重大成功。换流阀型式试验的顺利通过,是超级电网发展历程中一个重要里程碑。”DNV亚太首席运营官比约恩˙陶恩˙马克森评价说:“国网智研院取得的这项国际领先的技术成果,对全球能源领域做出了重大贡献。”该成果还通过国家能源局组织的新产品技术成果鉴定,鉴定委员会认为,该换流阀及阀控设备性能优异,具有完全自主知识产权,产品核心技术和总体技术性能处于国际领先水平。
纵然取得国际领先,团队并没有停下前进的脚步,他们以工程应用为目标继续前行。贺之渊勉励大家:“我们的换流阀唯有实现工程应用才能说是真正的国际领先,就像战士的考验是在战场上完成一样,没有经历过枪林弹雨的士兵,不能称为好士兵。”为尽快实现±320千伏/100万千瓦柔性直流换流阀及阀控设备的工程应用,团队全面开展工程化研究,并与普瑞工程公司签署成果转化合同。
2014年8月,普瑞工程公司中标厦门柔直工程全部换流阀供货合同。国网智研院直流所随即启动换流阀及阀控设备的设计工作。10月,完成换流阀设计定型。2015年1月,工程换流阀及阀控设备顺利通过全部型式试验。型式试验中,换流阀亮点频现,斩获最快旁路开关、最先进智能驱动、最高效串并联混合式散热系统、高达35千安短路耐受能力等多项技术创新。随后,换流阀开始批量生产。