全球首個特高壓柔性直流工程投產創19項世界第一

周 昊

12月27日上午，由南方電網公司投資建設的國家西電東送重點工程烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程（簡稱昆柳龍直流工程，下同）正式啟動投產送電，較計劃提前半年。作為世界第七大水電站——烏東德水電站的主要送出“大動脈”，昆柳龍直流工程從云南出發，跨過1452公里的高山河湖，把電站豐沛的水電分別送往廣東和廣西的用電負荷中心。昆柳龍直流工程預計每年送電330億度，相當于海南省一年的全社會用電量。投產后，南方電網的非化石能源電量占比將從2019年的52.9%提升至54%甚至更高。

該項工程是國家首個特高壓多端直流示范工程，是世界首個特高壓柔性直流工程，也是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的多端混合直流工程。本次工程創造了19項電力技術的世界第一，主要設備自主化率達100%，包括世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸電距離最長的柔性直流工程，首個具備架空線路直流故障自清除能力的柔性直流輸電工程，技術難度、工程復雜性均為當前輸變電領域之最。

昆柳龍直流工程進一步擦亮“特高壓”的國家名片，有力帶動國內相關裝備制造業的高端化和設備的國產化。南方電網與國內相關廠家共同研發的柔性直流關鍵芯片IGBT 成功應用到工程中，打破了國外少數廠家的壟斷。此外，由于線路要穿越眾多復雜的地理和氣候環境，工程還首創架空線路直流故障自清除技術。當遭遇外界環境沖擊突然短路時，工程能在0.5秒內恢復正常運行，保障這條能源“大動脈”的穩定輸送。

目前，南方電網主網架已經發展成為世界上技術最先進、結構最復雜、運行最穩定的大電網之一。伴隨著工程的建成投產，“十三五”期間南方電網全面建成了6大直流工程，以及海南聯網二回交流海纜工程，已經形成了八條交流、十一條直流的跨省西電東送大電網，西電東送總能力超過5800萬千瓦。為了同時在特高壓、多端、柔性直流等3個世界電網技術發展最尖端、最前沿領域取得工程實踐的成功，南方電網組建了柔直換流閥、直流控制保護系統、柔直變壓器及電抗器、直流開關與穿墻套管等4支攻關團隊，推進并確定工程整體技術方案和關鍵技術路線。主要設備自主化率達到100%，原材料（器件）國產化率大幅提升。

IGBT 器件是柔性直流換流閥功率模塊的核心器件，被稱為柔性直流中的“CPU”，目前主要被國外少數廠家壟斷，其價格高昂、供貨周期長，也是進口量最大的關鍵器件。南方電網與中國中車采取共同研發的形式，歷經一年半解決了一系列關鍵技術問題，成功實現該器件在高低端、全半橋、多型號的全面試用，關鍵性能指標超過同類進口產品。

昆柳龍直流工程于2018年3月29日由國家發展改革委核準批復建設，采用±800千伏特高壓三端混合直流系統，輸送容量800萬千瓦。工程總投資242.49億元，線路起于昆北換流站，落點在廣西柳北換流站和廣東龍門換流站，途經云南、貴州、廣西、廣東四省區。為了克服疫情帶來的重重困難，南方電網在工程建設高峰期全線投入11000余人，較原計劃增加20%以上。工程還有效帶動了包括原材料、電力設備、電力電子器件、設計、施工、監理、檢測等在內的電力產業鏈上下游眾多企業的復工復產達產，參建單位達40余家、物資供應商達150家，拉動社會投資約780億元。

昆柳龍直流工程額定輸送容量約占烏東德水電站總裝機容量的80%。今年7月，工程提前30天實現第一階段投產送電，有效服務烏東德電站首批機組投產。“十三五”期間，南方電網西電東送累計售電量突破1萬億度，是“十二五”期間的1.5倍。2020年迎峰度夏期間，云南、貴州日均輸電通道利用小時數達到21.9小時，西電東送通道利用率高達91%，為歷年最高水平。