南网高压直流输电技术:十年磨一剑 自架"高速路"

    中国经济网广州2月15日讯(记者庞彩霞、通讯员李刚 肖前 王小春)  2月14日，2011年国家科技奖励大会在北京人民大会堂召开，南方电网公司“高压直流输电工程成套设计自主化技术开发与工程实践”作为动力与电气专业组的唯一项目获得国家科技进步奖一等奖。消息传来，南方电网上下一片振奋：“太好了，这是对我们多年来实施西电东送科技创新的认可啊！”

    作为关系国家能源安全、国民经济命脉和国计民生的国有骨干企业，从2007投运的我国第一个高压直流输电自主化示范工程——“±500千伏贵州至广东二回工程”到2010年前投运的世界第一个特高压直流输电自主化示范工程——“±800千伏云南至广东直流工程”，再到2011年12月开工建设的“两渡工程”，短短五六年，由南方电网公司自主研发的高压直流输电技术日趋完善、更臻成熟，成为打破国外技术垄断、促进“西电东送”战略实施、实现我国电网跨越式发展的“高速路”。

    弄懂“黑匣子”，填补国内空白

    高压直流输电技术主要应用于远距离、大容量输电，具有线路投资少、调节快速、运行可靠等优点，适用于我国能源与经济发展东西逆向分布的区域。但是在2004年以前，由于技术不成熟，众多大型直流输电工程都由国外承包垄断，关键技术一直无法实现国产化。

    “中方当时顶多学会了写招标书，而工程系统研究、成套设计，还有换流阀和控制保护等关键设备的供货全部被外方垄断。”南方电网副总工程师、南网科学研究院董事长余建国感慨当年受制于人的窘境。余建国说，建一个工程，要提供什么样的系统参数，选什么样的设备等等，这些技术都掌握在外国人手中。

    为了全面掌握直流输电核心技术，打破国外企业的技术封锁，2004年，国家决定把贵州至广东二回直流输电工程作为我国第一个自主化示范工程，并提出国产化比例达70%，其中成套设计要达到100%。

    挑战前所未有！南方电网公司把这一沉甸甸的重担接了过来，并承诺“有足够的信心完成此项任务。”当年，南方电网科学研究院(时称南方电网技术研究中心)应时而生，牵头组织国内研究机构、高校、设计和制造企业的研发资源，共同组成自主创新团队，开始了攻坚克难的征程。

    在工程实施过程中，余建国鼓励科研团队：“要有点骨气，不要老是跟着别人的屁股后面跑，必须开辟出一条属于自己的路来。”然而，工程实施中遇到的难题是始料未及！技术带头人、南网科研院副院长饶宏说，研究中发现发电机组的大轴与直流输电系统产生“次同步震荡”不仅造成系统不稳定，而且发电机组的大轴将会扭曲。“经过分析研究，采取保护措施，在国内首次解决了直流次同步震荡的工程难题。”

    工程建设的前提是进行系统设计，而一套使用方便、功能强大的设计软件将大大提高设计效率。但当时跨国公司提供的设计软件都是“黑匣子”，只能进行一些简单的数据输入或输出，计算方法不得而知，更不能做参数调整。在年轻博士黄莹的带领下，研发团队成功开发出拥有自主产权的“高压直流输电基本设计软件包”，填补了国内空白。

    就这样一步一个脚印，到2007年贵广二回工程建成投运时，南方电网实现了成套设计的全面自主化。整个工程投资79亿元，比由外方承担节省1亿元。国内电工设备制造水平也由此上了一个台阶，大部分设备制造实现了国产化。整个工程的综合自主化率达到70%以上。

    工程招标现场，看不到外国设备商的身影

    创新的步伐并未就此停下。南方电网开始向难度更高的特高压直流输电技术挑战。2006年，世界第一个特高压直流输电自主化示范工程——“±800千伏云南至广东直流工程”开工建设。从系统研究、成套设计，到工程设计、设备制造，再到现场施工，一路过关斩将。

    但是在投运前的调试阶段，就遇到“卡壳”。那是2009年底的一个冬夜，云广直流首次升压到额定电压，即最高的直流输电电压800千伏。从常规直流500千伏升到650千伏还算顺利，但当升到700千伏时，电压开始剧烈波动，再也升不上去。

    按照工程的时间节点控制，第二天电压必须升至800千伏。当晚，饶宏召集现场指挥洪潮、副指挥李岩以及现场调试技术骨干杨煜、黄立滨等立即组成临时攻关小组，彻夜排查，初步确定是厂家软件设计出了问题。通过分析对比后，小组提出了不同的技术思路，最终确定了利用极线电压平均值方案，开始新的试验。经过彻夜的努力，当东方初露鱼肚白时，直流电压终于稳稳地升至800千伏。

    回想起云广直流工程建设过程，南方电网副总经理王良友颇为自豪地说，这次工程是中外联合研究开发，中方掌握核心技术，以中方为主制造设备。工程招标现场，几乎看不到外国设备商的身影。

    回顾我国长距离直流输电工程自主化进程，记者欣喜地发现：23年前投运的葛(葛洲坝)上(上海)±500千伏120万千瓦直流工程，招标规范书、系统研究、成套设计，外商的身影频繁出现。而看到云广±800千伏500万千瓦直流工程，却赫然变身为以中方厂商为主。

    短短十年，从西方技术封锁变成完全拥有自主知识产权，命运就这样梦幻般地掌握在了自己的手上！中国工程院院士，中国南方电网公司专家委主任委员李立浧告诉记者，云广直流自2010年投运至今运行正常，各项技术指标与研究结论完全相符。“这表明我国已掌握了特高压直流系统集成和整体解决方案，并在特高压直流的研究、设计、设备制造和建设管理等各个方面达到国际先进水平。”

    带动国内企业“走向世界”

    2011年12月9日，中国工程院第132场中国工程科技论坛——电力发展论坛暨直流输电国际研讨会在广州召开。西门子公司、ABB公司、Alstom公司等跨国公司的高管和专家齐齐与会，尤其是西门子公司能源CEO的到来引人瞩目。“若是南方电网没有掌握几手绝活，他们会千里迢迢跑过来吗？”李立浧院士眯着眼笑。

    “拥有自主知识产权，不仅降低了施工建设成本，还大大提高了工程效率，更重要的是它推动了中国电工制造业走出去。”李立浧院士透露，在攻克这一技术时，南方电网牵头组织提供了一个开放的平台，将变压器、控制保护器等企业组织到了一起，共同研究。当技术路线确定下来后，通过参与南方电网主导的高压直流输电工程建设，我国主要设备厂家具备了研发和制造高压直流关键设备的能力。现在这些企业不但能为国内供货，还能参与国际竞争。比如沈阳变压器厂因为为南网生产了特高压控制片，现在已经在印度设厂，并且还参加印度的特高压建设投标。“这在以前都是不敢想象”。

    谈到项目的成功经验，作为第一完成人，饶宏颇有感触地说，主要是南方电网提供了一片科技创新的“晴空”。据介绍，南方电网历来重视科技创新，成立了以总经理钟俊为组长的科技创新工作领导小组，建立了科技创新工作的长效发展机制。“十一五”期间科研投入不断加大，从2006年的6.52亿元增加到2010年的15.76亿元，年均增长24.7%。

    正如南方电网公司董事长赵建国在“中国工程科技论坛——电力发展论坛暨直流输电技术研讨会”上所说：“一直以来，南方电网公司大力实施科技兴网战略，着力提高科技创新能力。我们明确公司的核心技术是电网安全稳定与控制技术、电网经济运营技术与设备集成应用技术，并取得了系列重大突破。”

    创新也为南方电网落实国家“西电东送”战略提供了技术支撑。南方电网目前已形成“八条交流五条直流”共13条“西电东送”输电大通道，最大输送容量超过2400万千瓦，占到广东用电负荷的三分之一。2011年12月2日，糯扎渡电站送电广东±800千伏直流输电工程和溪洛渡右岸电站送电广东±500千伏同塔双回直流输电工程同时宣告开工，可新增输电容量1140万千瓦。工程建成后，每年将有400多亿千瓦时清洁水电送往珠三角负荷密集地区。

    面对直流输电自主创新带来的滚滚效益，王良友动情地说，截至2011年年底，西电通过直流累计送广东电量1737亿千瓦时，占西电比重39.17%，占广东全省电量(14737亿)比重11.79%，按广东平均每千瓦时电产值11元计算，可支撑生产总值增加19107亿元；按照广东目前供电煤耗332克/千瓦时的标准计算，减少煤耗5762万吨标准煤，减少二氧化碳排放12676万吨。

    链接：各方声音

    南方电网高压直流工程设计、设备制造国产化工作有了可喜进步，应充分肯定。

    ——时任国务院副总经理曾培炎

    南方电网明确了公司的核心技术是电网安全稳定与控制技术、电网经济运营技术与设备集成应用，并取得了系列重大的突破。

    ——南方电网公司董事长 赵建国

    公司自成立以来得到了快速发展，西电东送的能力大幅度增强，公司依靠科技创新和技术进步不断提高电网技术的装备水平和驾驭复杂大电网的能力，保证了电网的安全稳定和经济运行，有效地满足了南方五省区的经济社会发展和人民群众的电力需求。近年来，公司通过不断加大科技投入，系统开展技术攻关，在多个领域掌握了核心技术，形成了一批国际先进、拥有自主知识产权的科研成果。

    ——南方电网公司总经理钟俊

    南方电网科研研发的费用是从来不“卡脖子”，需要多少立即就划拨多少，一直以来公司都把科技创新作为转型的重要途径。

    ——南方电网公司副总经理王良友

    我们自己要有点骨气，不要老是跟着别人的屁股后面跑，必须开辟出一条属于自己的路来。

    ——南方电网科研院院长 余建国

    南方电网自主研发的特高压直流输电工程相关技术，真正走在了世界前列，将会引起相关产业发生深刻的变化。

    ——中国工程院院长周济

    

（责任编辑：秦宇雯）