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2010年,经过十余次设计迭代、百余次专家评审,团队终于开辟出全新的模块化多电平技术路线,并在国内首次建立了完备的柔性直流输电技术研究理论体系,研制出了首台柔性直流换流阀样机。
工程应用是技术和设备的“试金石”。
2011年7月,贺之渊和团队一起,建成我国首个柔性直流输电示范工程——上海南汇风电场柔性直流输电工程,实现了我国柔性直流输电技术领域“零”的突破。这标志着国家电网公司成为全球第三家完全掌握柔性直流输电系列核心技术的企业,模块化多电平换流器拓扑也成为国内外今后柔性直流输电工程的主流技术路线。此后,团队不断挑战更高参数等级的柔性直流技术和装备。厦门工程、渝鄂工程等先后建成投运,电压等级和输送容量等核心技术指标屡次刷新世界纪录。
2017年,国家电网公司瞄准未来技术发展方向,率先开展张北直流电网方案论证,贺之渊和团队一起提出“半桥MMC+直流断路器”四端直流电网方案,并研制±500千伏柔性直流换流阀、500千伏直流断路器,支撑公司建设成了世界首个柔性直流电网示范工程,有力保障了张北地区的新能源接入,为破解新能源大规模开发利用的世界级难题提供了“中国方案”。
2024年6月24日,国家科学技术奖励大会召开,“柔性直流换流器关键技术及应用”项目荣获国家技术发明二等奖。怀揣着来自人民大会堂的红色证书,贺之渊感慨良多:“做科研就是要紧密围绕国家战略需求,十年如一日坚持做‘难且正确’的事。”
敢为人先勇立潮头
推动柔性直流技术走出国门
尽管国内柔性直流技术已逐渐发展成熟,但贺之渊和团队仍有一个心愿,那就是争取让我国的柔性直流技术走出国门。
2013年,团队第一次获得海外投标资质。在之后的8年里,接连参与了7个欧洲柔直工程项目的投标,却都以失败告终。“没名气”“没经验”“中国团队”……国外业主几乎把“不信任”三个字写在了脸上。面对这种情况,贺之渊带领团队一遍又一遍打磨技术方案,力争做到最好,针对客户的每个技术问题都以报告形式详细解答,邀请业主参观国内的工程现场,在一次又一次的投标过程中,充分掌握国外客户的习惯和风格,应标文件水平逐步提高,技术实力逐渐展现,终于取得国外客户信任。
2022年,团队在与ABB、西门子、GE等跨国公司的竞争中脱颖而出,以“技术方案第一”成功中标德国BorWin6工程。这是我国高端输电技术首次进入西方发达国家,标志着我国柔性直流技术实现了从“从无到有”到“换道超车”。
与中标的喜悦一同而来的,还有严峻的考验。
BorWin6工程是目前德国北海地区容量最大的320千伏风电并网工程,建设标准和设计技术要求高,其海上平台体积比国内同类工程的缩小68%,对紧凑化设计极具挑战。与此同时,BorWin6工程还是世界上第一个要求采用构网型控制的海上风电柔性直流并网工程。“可以说每一个技术难题在国内同类工程中都没有先例可以参考,而且国内和欧洲在工程管理模式方面差异很大,这些都需要我们团队一点一点去摸索。”贺之渊说。
贺之渊带领团队一步一步扎实推进各项里程碑工作,自研装备核心技术取得重大突破。针对海上运输应用场景,团队打造了既轻盈又坚强的紧凑型柔性直流换流阀;面对“构网控制”的新需求、新难题,提出了基于直流电压虚拟同步的“无电流内环”构网型控制策略,研制出国际首个用于海上风电送出的构网型柔性直流控保装备;遭遇跨国公司严密的知识产权壁垒,团队另辟蹊径,创新技术路线,自主研发了混合式直流耗能装置。
2024年10月29日至11月6日,紧凑型柔性直流换流阀、混合式直流耗能装置在德国业主公司专家团队的见证下,以高于IEC标准的试验指标完成全部型式试验。构网型柔性直流控保装备通过上千项厂内试验,全面验证了其性能,解决了构网型柔性直流技术从理论到应用的突破。
这3项具备完全自主知识产权的装备研制成功,标志BorWin6工程在技术方面已取得全面突破,为工程高质量按期完成奠定了坚实基础。
勇毅前行再攀高峰
支撑新型电力系统建设
随着我国直流技术的发展,团队的目光又瞄准了我国特高压直流输电现阶段面临的挑战——直流系统“换相失败”难题,并开展了有针对性的研究,用实际行动践行着“做难且正确的事”。
传统直流换流阀桥臂间的换相高度依赖交流系统电压,在交流电压发生畸变时会由于晶闸管元件无法恢复阻断而出现桥臂短路、功率中断的“换相失败”现象,导致电网稳定性降低。近年来,随着我国规划建设直流工程数量不断增多和新能源占比不断提高,破解“换相失败”难题、保障电网安全稳定运行尤为重要。
针对这一难题,在国家电网公司的大力支持下,贺之渊带领团队开展了长达7年的探索,终于发明出了可控换相换流阀(CLCC)拓扑。该技术兼具传统换流器容量大、损耗低、过负荷能力强、技术经济性高的优势,又摆脱了换流阀对交流系统电压的依赖,可有效克服直流输电系统换相失败问题,还可以充分挖掘桥臂可控关断特性,实现无功调节及对系统的主动支撑,适用于我国华东、华中电网等多馈入直流场景。
2023年6月,国际首套可控换相换流阀在葛洲坝——南桥直流改造工程中实现示范应用。工程投运以来,南桥站经历9次交流系统故障,在附近多个直流换流站发生均发生换相失败的情况下,葛南直流保持正常运行,充分验证了可控换相换流阀抵御换相失败的能力,为多馈入直流解决这一难题开辟了全新的道路。
同年7月,可控换相换流阀通过了由10名院士领衔的专家组的鉴定。鉴定委员会成员一致认为,该技术为国际首创,整体技术水平国际领先。2024年,可控换相换流阀入选国家能源局第四批能源领域首台(套)重大技术装备。
目前,团队正致力于将该项技术推广应用至特高压领域,提升我国中、东部受端电网密集接入特高压直流后的安全稳定运行水平,支撑西部沙戈荒大型新能源基地与负荷中心之间的安全联接,保障大规模新能源高效消纳,形成跨区域大规模电力输送的新方案。
2024年7月,在电力系统基础发生深刻变化的关键时期,公司组织召开科技工作会议。贺之渊作为科研一线工作者代表在会上发言:“作为一线科研工作者,我将始终围绕国之所需,锚定电网重大需求不动摇,在先进输电技术领域继续深耕,坚持做难且正确的事,为公司科技创新工作开创新局面、加快实现高水平科技自立自强接续奋斗!”
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