2007年10月9日，特高壓直流試驗基地7200千伏沖擊電壓發(fā)生器輸出電壓創(chuàng)世界紀(jì)錄,。國家電網(wǎng)供圖
500千伏輸電系統(tǒng)有力支撐了我國近30年的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,，但我國能源資源與需求呈逆向分布，70%以上的能源需求集中在中東部,，可用能源資源卻遠(yuǎn)離需求中心,，所以要在全國范圍內(nèi)優(yōu)化能源資源配置，打造電力“高速公路”,。
6月21日,，雅中—江西±800千伏特高壓直流工程正式投運(yùn),，這是“十四五”期間我國首個建成投運(yùn)的特高壓直流輸電工程。
至此,，國家電網(wǎng)已累計建成“13交13直”特高壓工程,，在運(yùn)在建特高壓工程線路長度達(dá)到4.1萬公里，變電（換流）容量超過4.4億千伏安（千瓦）,，累計送電超過1.8萬億千瓦時,，國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)跨區(qū)跨省輸電能力超過2.6億千瓦。加上南方電網(wǎng)公司建成投運(yùn)4條±800千伏特高壓直流工程,，我國已有在運(yùn)特高壓工程30項,，輸電線路長度繞地球赤道一周有余。
拿金牌拿到“手軟”：我們已不輕言“創(chuàng)紀(jì)錄”
國家電網(wǎng)對于雅中—江西直流工程的技術(shù)總結(jié),，只有一句“進(jìn)一步鞏固了我國特高壓直流輸電技術(shù)的國際領(lǐng)先優(yōu)勢”,，少了十幾年前特高壓工程上馬之初比比皆是的“突破世界紀(jì)錄”“創(chuàng)下全球之最”……不是現(xiàn)在不創(chuàng)紀(jì)錄了，而是在特高壓輸電領(lǐng)域,，我國拿金牌已拿到“手軟”,。幾乎每一項特高壓工程的新建、投運(yùn),，都是對以往紀(jì)錄的突破,；而新的紀(jì)錄，也都由我們自己創(chuàng)造,。以至于,，不是真正顛覆性的“黑科技”，我們已不輕言“創(chuàng)紀(jì)錄”,。
2020年12月27日建成投產(chǎn)的烏東德水電站送電廣東,、廣西特高壓多端柔性直流示范工程（以下簡稱昆柳龍直流工程），正是這樣一個顛覆性工程,。
該工程創(chuàng)造了19項“世界第一”,，包括世界上第一個±800千伏特高壓柔性直流輸電工程，世界單站容量最大的換流站,，世界首次具備架空線路故障自清除及再啟動能力等,。“每一個‘世界第一’都可以寫一篇大文章,�,！敝袊こ淘涸菏俊⒛戏诫娋W(wǎng)公司專家委員會名譽(yù)主任委員李立浧表示,。
此前,，世界主流輸電模式都是“直流送電、交流組網(wǎng)”。南方電網(wǎng)公司首席技術(shù)專家,、南方電網(wǎng)科研院董事長饒宏介紹,，這緣于交直流輸電本身的技術(shù)特性：常規(guī)直流主要用于點(diǎn)對點(diǎn),、遠(yuǎn)距離,、大容量的電源外送，并不能組網(wǎng),；交流輸電則可以滿足常規(guī)電源送出和電網(wǎng)互聯(lián)的需求,，且成本較低。但這一基本模式卻面臨一個“原理性障礙”,，即所謂“多直流饋入”問題,。他解釋，大流量的常規(guī)直流匯入電網(wǎng),，就像一條大河流入一個水庫,，一旦常規(guī)直流線路“閉鎖”，河水突然截停,，會導(dǎo)致水庫缺水,。
柔性直流改變了這一切。
和傳統(tǒng)“電流源型”直流相比,，柔性直流對電壓,、頻率的控制更加靈活，就像一個完全可控的水泵,，能夠精準(zhǔn)控制水流的方向,、速度和流量，使水庫水位更加平穩(wěn),，河流被截停的幾率也大幅下降,。
昆柳龍工程在世界上首次采用特高壓多端混合直流系統(tǒng)，送端云南昆北是常規(guī)直流,，廣西柳北、廣東龍門兩個受端是柔性直流,�,！斑@種方案既經(jīng)濟(jì)又先進(jìn)�,！崩盍平忉�,，把西部水電送到用電需求大的廣東、廣西,，這種遠(yuǎn)距離,、大容量的輸電，最經(jīng)濟(jì)高效的辦法就是特高壓直流。常規(guī)直流并網(wǎng)后,，因其換相失敗現(xiàn)象難以避免等固有特性,，會對受端電網(wǎng)系統(tǒng)安全帶來一定沖擊�,！叭嵝灾绷髂芙鉀Q這些問題,，它調(diào)控更加靈活，還能在關(guān)鍵時刻支持系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行,�,！崩盍票硎尽�
但是,，柔性直流作為一種新技術(shù),，以往工程最高電壓為500千伏，送電量,、送電效率還不夠高,。昆柳龍工程將其提升到800千伏，送電量也達(dá)到全球最高的800萬千瓦,。浙江大學(xué)教授,、國際電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）會士徐政展望道：“這是一個開路工程。此后,，遠(yuǎn)距離,、大容量送電工程都會首選柔性直流技術(shù)�,！�
緊密圍繞國家重大戰(zhàn)略需求：體現(xiàn)國家意志
特高壓輸電從最早醞釀,、提出到項目研發(fā)，再到工程實踐,，自始至終瞄準(zhǔn)世界電力發(fā)展趨勢和技術(shù)制高點(diǎn),，緊密圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，政府支持,，企業(yè)主導(dǎo),，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，社會各方廣泛參與,，用科學(xué)手段和方法,，以應(yīng)用為目的，破解重大技術(shù)難題,。
特高壓輸電概念最早見諸國家層面,，是在1986年初，原水電部下達(dá)“關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電方式和電壓等級論證”課題,，研究認(rèn)為21世紀(jì)初葉在中國出現(xiàn)交流百萬伏級電壓等級是可能的,。此后，國務(wù)院原重大項目辦公室下達(dá)了“七五”國家攻關(guān)項目“特高壓輸電技術(shù)前期研究”。
由此發(fā)端,，直至2006年8月9日,，國家發(fā)改委正式核準(zhǔn)首個特高壓輸電工程。其間20年,，圍繞特高壓輸電的議題從未離開過國家相關(guān)部門的視野,。特別是，特高壓輸電技術(shù)研究連續(xù)列入國家“七五”“八五”和“十五”科技攻關(guān)計劃,；特高壓交流輸電技術(shù)研發(fā)先后列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》和“十一五”國家科技支撐計劃,，這些都為特高壓輸電技術(shù)研究積累了寶貴經(jīng)驗,。
2006年11月4日,，中國工程院提出《關(guān)于我國特高壓輸電研究和工程建設(shè)的咨詢意見》，參加該項研究的27位院士,、7位專家指出,，中國有必要加快特高壓輸電研究和工程應(yīng)用的步伐，試驗示范工程方案符合“全面試驗驗證”要求,，建議作為國產(chǎn)化的依托工程,，納入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)計劃和重大裝備自主創(chuàng)新計劃,。
同月,，國務(wù)院發(fā)展研究中心完成《我國能源輸送方式研究》報告，對特高壓輸電與輸煤成本進(jìn)行了綜合分析,，提出了輸電與輸煤并舉,，當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展輸電的建議。
由此,，2006年國務(wù)院印發(fā)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》,，要求重點(diǎn)研究開發(fā)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電技術(shù)和特高壓交流輸電技術(shù)與裝備。
定位于遠(yuǎn)距離,、大容量：特高壓帶來最安全的電網(wǎng)
隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展,，民眾需求持續(xù)旺盛，中國已有的500千伏輸電主網(wǎng)架已經(jīng)面臨遠(yuǎn)距離,、大容量輸送能力不足,，走廊資源緊缺等瓶頸制約，亟待轉(zhuǎn)型升級,。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席,、中國電力企業(yè)聯(lián)合會理事長、國家電網(wǎng)原董事長劉振亞指出,，世界電力工業(yè)發(fā)展的歷史表明,，用電需求的持續(xù)增長推動電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、電壓等級不斷提升。
他強(qiáng)調(diào),，500千伏輸電系統(tǒng)有力支撐了我國近30年的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,，但我國能源資源與需求呈逆向分布，70%以上的能源需求集中在中東部,，可用能源資源卻遠(yuǎn)離需求中心,，76%的煤炭集中在北部和西北部、80%的水能資源集中在西南部,，陸地風(fēng)能和太陽能等新能源也大量分布在西北部,，供需相距800—3000公里。所以,，要在全國范圍內(nèi)優(yōu)化能源資源配置,，打造電力“高速公路”。
從特高壓建設(shè)大幕開啟至今,，十余載協(xié)同創(chuàng)新,，多達(dá)30項特高壓工程投運(yùn)，在大范圍的能源優(yōu)化配置中發(fā)揮了主導(dǎo)作用,。特高壓交直流工程分別榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎特等獎,。中國不僅全面突破了特高壓技術(shù)，構(gòu)建了完善的特高壓試驗和研究體系,，還率先建立了完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,，自主研制成功了全套特高壓設(shè)備，實現(xiàn)了從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”再到“中國引領(lǐng)”的跨越,。
隨著網(wǎng)架更堅強(qiáng),、供電更可靠，中國電網(wǎng)安全運(yùn)行水平也有了驚人的飛躍,。國家電網(wǎng)首創(chuàng)了以電網(wǎng)特性認(rèn)知,、運(yùn)行控制和故障防御共同支撐的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行3大技術(shù)體系，自主研發(fā)建成仿真能力最強(qiáng),、計算效率最高,、模擬精度最準(zhǔn)確的新一代仿真系統(tǒng)，構(gòu)建了以《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)體系,，研發(fā)了“三道防線”關(guān)鍵技術(shù),，構(gòu)建了國際領(lǐng)先的大電網(wǎng)安全防御體系，我國電網(wǎng)成為世界上近20年來唯一沒有發(fā)生大停電事故的特大型電網(wǎng),。
20年河?xùn)|河西：“爭氣閥”揚(yáng)我國威
其實,，從“連換流站內(nèi)草皮都要花高價打包一齊買”到世界公認(rèn)的特高壓輸電技術(shù)“領(lǐng)跑者”，不過區(qū)區(qū)20多年,。
20多年前,，中國已經(jīng)建設(shè)的8條直流輸電線路中,，核心設(shè)備直流換流閥全部依賴進(jìn)口。據(jù)介紹,，直流換流閥核心技術(shù)長期被3家跨國電工裝備制造企業(yè)壟斷,，從1954年世界第一條高壓直流輸電聯(lián)絡(luò)線投入商業(yè)運(yùn)行以來，跨國公司一直把持這項技術(shù),。一條直流工程,，近一半的設(shè)備投資都要花費(fèi)在直流換流閥上。還不止于此,，“你要買換流閥,？好，那就連換流站內(nèi)草皮打包一齊買,，少一分錢都別想建你的直流工程,！”至于花錢買斷技術(shù)，答復(fù)是：“門都沒有,！”
為了保守這一核心技術(shù)機(jī)密,，幾家互為對手的跨國公司步調(diào)竟難得一致：不在核心期刊發(fā)表相關(guān)技術(shù)文章，不發(fā)布任何產(chǎn)品的技術(shù)資料和細(xì)節(jié)圖片,，出廠的產(chǎn)品都要蒙上厚厚的包裝，為換流閥做試驗的實驗室都采取極其嚴(yán)格的保密措施……國家電網(wǎng)中國電力科學(xué)研究院的魏曉光博士介紹：“在我們建成同類實驗室前,，世界上只有2個同類實驗室,，做一次試驗要200萬元人民幣。而購買他一個產(chǎn)品,，再加個零,，要2000萬元！”
中國工程院院士,、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院副院長,、時任中國電力科學(xué)研究院副總工程師湯廣福記得，中國電力科學(xué)研究院當(dāng)初建設(shè)這個實驗室時,，手中現(xiàn)成的技術(shù)資料僅僅是七頁A4紙的宣傳資料,。因此，直流換流閥研發(fā)工程,，被稱為“爭氣閥”,。而當(dāng)湯廣福率領(lǐng)團(tuán)隊用短短一年半時間完成“爭氣閥”的研發(fā)，并通過國家能源局主持,、包括5位兩院院士在內(nèi)的16名專家組鑒定時,，中國工程院院士楊奇遜發(fā)出了“揚(yáng)我國威”的由衷贊許。
“爭氣閥”爭氣在哪,？湯廣福一一列數(shù)其相對國外產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)勢,。首先,，它擁有±800千伏/4750安的電壓等級和通流能力，超越了國外同類產(chǎn)品,，“換流閥相當(dāng)于一個水壩,，其所承受的高電壓代表了極高的蓄水高度，也就意味著能比其他換流閥在能量傳輸上距離更遠(yuǎn),，在相同距離上損耗更�,。凰褪艿拇箅娏�,，則代表了具有更大泄洪容量,，也就意味著能輸送更多能量。同時,，由于電壓,、電流的提高，在整個能源流經(jīng)的路徑上,，還能極大地節(jié)約線路走廊占地,。”湯廣福表示,。
此外,，它還減少了并聯(lián)的數(shù)量，能有效將閥模塊體積縮小1.5倍,，使整個閥塔得到整體優(yōu)化,，結(jié)構(gòu)更加緊湊；而它的水冷電阻一體化設(shè)計和飽和電抗器分體設(shè)計更是中國電力科學(xué)研究院的獨(dú)門絕技：將水冷系統(tǒng)與電阻合二為一,，相當(dāng)于兩個部件成為一個,，部件數(shù)量減少了，自然結(jié)構(gòu)更明了,，造成安全隱患的環(huán)節(jié)減少了,，從而具有更高的穩(wěn)定性；而分體的飽和電抗器就相當(dāng)于電腦的“雙核”,，能使換流閥具有更強(qiáng)的兼容性,，不僅滿足特高壓需求，而且具有向下兼容能力,，覆蓋更多電壓電流等級工程需要,。
具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“爭氣閥”進(jìn)入市場后，在10年內(nèi)整體降低國內(nèi)直流輸電建設(shè),、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用超百億元,，同時也在國際市場上打破了跨國公司壟斷�,！皳P(yáng)我國威”,，誠哉斯言,。（記者 瞿劍）
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