±800kV特高壓直流輸電技術(shù)是當(dāng)今世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)的先進(jìn)輸電技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)我國“西電東送”大規(guī)模電力輸送的最主要技術(shù)手段。換流閥是實(shí)現(xiàn)電能交直流轉(zhuǎn)換的核心裝備，是直流工程的“心臟”，其核心技術(shù)卻一直被跨國公司壟斷。導(dǎo)致我國從90年代初開始建設(shè)的直流工程，因換流閥核心技術(shù)被跨國公司壟斷，而被迫連換流站的地磚草皮都要從外方購買。這種早年間到換流站參觀的經(jīng)歷深深烙印在團(tuán)隊(duì)帶頭人湯廣福副院長的心里。

1、想建設(shè)直流輸電工程，就必須啃下“直流換流閥”這塊硬骨頭

在立項(xiàng)之初，世界上只有±600kV及以下直流輸電工程，±800kV特高壓直流工程尚處于前期論證階段。為擺脫對(duì)國外技術(shù)的依賴，滿足國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在國家及國家電網(wǎng)公司的支持下，確定了研發(fā)中國人自己的“特高壓換流閥”的目標(biāo)，并向電力電子半控技術(shù)的制高點(diǎn)發(fā)起了沖鋒。

2004年，剛啟動(dòng)直流換流閥技術(shù)研究時(shí)，團(tuán)隊(duì)帶頭人就敏銳地認(rèn)識(shí)到試驗(yàn)技術(shù)是換流閥研發(fā)的首要核心。但研究之初就面臨著沒有有價(jià)值的參考資料等難題，由于試驗(yàn)技術(shù)屬于電力電子領(lǐng)域的核心技術(shù)，國際上有關(guān)論文都沒有涉及此類實(shí)驗(yàn)室的具體技術(shù)介紹，只能看到ABB公司7頁紙的宣傳報(bào)道，沒有任何具體電路。大功率電力電子設(shè)備試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？突破口在哪里？——這是一條在中國還沒有人走過的充滿荊棘和險(xiǎn)阻的道路，但又是一條必須有人去探索的路。

經(jīng)過近六年勤奮刻苦攻關(guān)，2000多個(gè)日日夜夜，無數(shù)次的論證和試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室從無到有，打破了ABB、西門子等跨國公司的技術(shù)壟斷，大功率電力電子裝置試驗(yàn)方法及其成套試驗(yàn)裝備完全由我國自主設(shè)計(jì)、研制、施工和調(diào)試。2008年12月，超/特高壓直流輸電換流閥成套絕緣型式試驗(yàn)裝置建設(shè)完成。2009年12月，寧東至山東±660千伏直流輸電工程的第一個(gè)換流閥組件完成所有的運(yùn)行型式試驗(yàn)，標(biāo)志著功能最齊全、規(guī)模最大、參數(shù)最高的國際一流電力電子實(shí)驗(yàn)室已全面建成投運(yùn)。國家電網(wǎng)公司成為世界第三家、國內(nèi)第一家同時(shí)具備高壓大功率串聯(lián)晶閘管閥和直流換流閥成套試驗(yàn)?zāi)芰Φ膯挝?，并首次在歐洲以外的地方承擔(dān)直流工程換流閥的運(yùn)行型式試驗(yàn)任務(wù)，為我國直流工程建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。近六年間，該實(shí)驗(yàn)室已為錦蘇、哈鄭、溪洛渡、靈紹等近十項(xiàng)特高壓直流輸電工程提供了型式試驗(yàn)服務(wù)，累計(jì)節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)數(shù)億元。

繼2009年12月完成試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)后，2010年6月又一重大科研成果誕生——世界首臺(tái)±800千伏特高壓直流換流閥研制成功，在DNV˙GL(KEMA)的見證下順利完成全部型式試驗(yàn)。2012年12月，項(xiàng)目開發(fā)的A5000型±800kV特高壓換流閥，成功應(yīng)用于世界首條±800kV/7200MW錦屏-蘇南特高壓直流工程，投運(yùn)當(dāng)年即實(shí)現(xiàn)蘇州地區(qū)首次全年無限電。換流閥性能表現(xiàn)堪稱完美，部分性能優(yōu)于跨國公司同類產(chǎn)品。

2、話只是輕輕帶過，但是其中艱辛卻不為人知

2009年12月到2010年3月，基于前期研究開始了第一代樣機(jī)的研制工作，出于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保密的考慮，研發(fā)人員在不見天日的地下室連續(xù)工作了幾個(gè)月。

張升，特高壓換流閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的“大拿”。在換流閥組裝前的準(zhǔn)備階段，為確保組裝成功，他加班加點(diǎn)每天回到家都已是深夜十一點(diǎn)多，剛八個(gè)月大的女兒早已經(jīng)熟睡，早上七點(diǎn)又要上班，女兒還未醒來。在換流閥組裝時(shí)，他一直待在現(xiàn)場(chǎng)帶領(lǐng)指導(dǎo)大家組裝換流閥，解決問題。試驗(yàn)階段，他更是吃住在現(xiàn)場(chǎng)，忘我的工作。腳扭傷了，腫的老高也沒有休息一分鐘，“得趕緊做完啊，我這兒不要緊。”他樸實(shí)的回應(yīng)同伴的問候。

周建輝，在水管吊裝的過程中親自上陣，在20余米的高空連續(xù)作業(yè)，精神高度緊張。時(shí)至六月下旬，在烈日炙烤下的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度最高時(shí)超過了40度，為了提高工作效率，每次上高空時(shí)幾乎不喝水。在吊裝的關(guān)鍵時(shí)刻，他三天四夜，每天睡眠不足六小時(shí)，卻依然苛刻認(rèn)真，追求完美。“在上面的時(shí)候由于精神高度集中覺得還很安全，但是現(xiàn)在在地上反而覺得晃晃悠悠。”剛從高空下來的周博如此表述此刻的身體感受。

王華鋒，負(fù)責(zé)晶閘管級(jí)的研發(fā)和例行試驗(yàn)設(shè)備開發(fā)。在吊裝的最后幾天，他凌晨四點(diǎn)回到住處，僅僅三個(gè)小時(shí)后，就又回到了工作現(xiàn)場(chǎng)，“王工，你流鼻血了。”一旁的同事提醒他，“再回去休息一會(huì)吧。”王工走出試驗(yàn)大廳，沖洗了一會(huì)兒就又回到了現(xiàn)場(chǎng)。

高沖，特高壓換流閥試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)的核心成員。從2005年開始到運(yùn)行試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)成功，已經(jīng)記不得放棄了多少節(jié)假日，記不得多少次加班到凌晨，甚至連自己的生日都記不得。

2010年，在世界首個(gè)±800千伏特高壓直流換流閥研制最后沖刺的幾個(gè)月里，單位里每天第一批出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的總是換流閥研發(fā)團(tuán)隊(duì)，加快推進(jìn)進(jìn)度，解決問題，充滿著干勁兒，像不知疲倦的陀螺。相比國外整個(gè)研制試驗(yàn)的過程被縮短了數(shù)倍，為工程化應(yīng)用贏得了寶貴的時(shí)間。在樣機(jī)吊裝的關(guān)鍵時(shí)刻，全體成員連續(xù)數(shù)日?qǐng)?jiān)守在現(xiàn)場(chǎng)直到凌晨兩三點(diǎn)，為的只是加快自主創(chuàng)新的步伐，早日擺脫跨國公司的“洋拐杖”。

通過三年多集中攻關(guān)，從原始樣機(jī)，到二代、三代樣機(jī)，從單組件加載到整體閥塔，從一次結(jié)構(gòu)選型到二次抗擾設(shè)計(jì)、從多物理場(chǎng)數(shù)值分析到成套電氣設(shè)計(jì)……樣機(jī)的更新升級(jí)和研究試驗(yàn)的深入同步進(jìn)行，換流閥設(shè)計(jì)技術(shù)取得了重大突破，在多物理場(chǎng)綜合調(diào)控、晶閘管串聯(lián)寬頻均衡、強(qiáng)電磁環(huán)境觸發(fā)與保護(hù)、多應(yīng)力等效試驗(yàn)等方面取得了系列創(chuàng)新，研制出我國乃至世界首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的±800千伏特高壓直流換流閥，并實(shí)現(xiàn)了100%的國產(chǎn)化。使我國成為世界第三家完全掌握特高壓直流換流閥核心技術(shù)，同時(shí)具備獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、調(diào)試成套能力的國家。它不僅帶動(dòng)我國電力裝備制造業(yè)發(fā)展，擺脫了洋拐杖，還為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈注入一針“強(qiáng)心劑”。

團(tuán)隊(duì)研制的±800kV特高壓直流換流閥，已在錦屏-蘇南、哈密南-鄭州等4項(xiàng)特高壓直流工程中成功投運(yùn)，在建的上海廟-臨沂等3項(xiàng)特高壓直流工程即將使用，綜合技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。2016年10月，一舉中標(biāo)巴西美麗山二期工程，開啟了我國特高壓直流換流閥的首次國際應(yīng)用。截止目前，新簽合同額50億元，相關(guān)工程累計(jì)送電超過2000億千瓦時(shí)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1400億元，減排二氧化碳1.8億噸。作為“大氣治理規(guī)劃”、“一帶一路”以及“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”的重要實(shí)踐工具，特高壓直流換流閥還將在更大范圍發(fā)揮其綠色傳輸?shù)哪芰俊?/p>

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。科研從來就沒有終點(diǎn)，創(chuàng)新的腳步從來只有向前，為保持中國在直流輸電領(lǐng)域的持續(xù)國際領(lǐng)先地位，讓世界直流領(lǐng)域始終有中國的強(qiáng)音，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還在繼續(xù)馬不停蹄地攻克更高電壓等級(jí)、更大輸送容量的直流核心裝備的研發(fā)，給中國乃至世界帶來綠色發(fā)展的希望。