江苏南京：“国家卓越工程师团队”这样炼成

  “在高比例新能源新型电力系统中，柔性直流输电的灵活性优势将得到充分的发挥，但还需要‘与时俱进’”“用特高压柔性直流实现‘沙戈荒’等地区千万千瓦级高比例新能源集中送出还有多个技术瓶颈需要突破”“系统中新能源占比越高，采用构网新技术为电网提供主动支撑就越重要”……走进南瑞继保电气有限公司实验室，特高压直流与柔性输电高端装备攻关团队（以下简称“攻关团队”）正围绕新型电力系统面临的一系列技术挑战，集智聚力、热烈讨论。

  胸怀“国之大者”，坚持自主创新20余载。攻关团队在中国工程院院士沈国荣带领下，先后创造12个“世界第一”，在高端电力装备制造领域取得一大批世界级的科研创新成果，有力保障了国家能源安全，更实现了高端电力装备走出国门。近日在北京举行的“国家工程师奖”表彰大会上，攻关团队荣获“国家卓越工程师团队”称号。

  当前，随着能源转型的深入推进，新型电力系统的发展路径逐渐明朗，但在助力我国实现清洁、低碳的能源体系的同时，仍不可避免地面临一系列技术和实践上的挑战。

  做领先研究、出落地成果。攻关团队从接入系统稳定性机理研究入手，发展了完备的构网控制策略，先后成功研制构网型储能、构网型SVG、构网型柔性直流等构网型装备，切实将构网理论转化成电网稳定的利器。

  攻关团队核心成员，国网首席专家、南瑞继保研究院副总工程师田杰自豪地说，攻关团队完成了张北柔性直流电网控制保护系统构网改造，解决了宽频振荡难题，实现了100%纯新能源满功率通过构网柔直并网送出，引领柔性直流输电迈进“构网”新时代。

  “在国家电力能源安全和保障面前，我们没退路。”攻关团队以沈国荣院士为带头人，面向国家“西电东送”能源战略和“双碳”目标需要，在特高压直流和柔性输电领域持续从事理论研究、技术开发和成果转化。

  记者近日走进仿真实验室时，看到田杰带着小组成员在一排排实验柜间来回穿梭，仔细查看设备正常运行状态，不时聚在电脑屏幕前进行数据分析。他说，“每一次的技术创新，都需要在实验室里做验证分析，才能针对性地做出突破。”

  国家能源安全和保障是“国之大者”。攻关团队坚守“科技报国、实业报国”的初心，兢兢业业20余载，创新成果不仅成功打破我国远距离大容量电力传输受制于人的困局，更是实现了超远距离、超大容量电力传输和灵活电力传输的世界性突破和全球技术引领，先后创造12个“世界第一”。

  “潮流精准控制是电网运行的世界性难题，主要难点是要满足换流器性能不满足灵活度和可靠性的双重需求。”南瑞继保研究院柔性输电所副总工程师董云龙说，团队深入研究、潜心攻关后，发现柔性直流输电最新的模块化多电平技术可能为统一潮流控制器的发展带来新的转机，果断决定进行交直流技术的跨界融合。

  “解决一步、前进一步，直到占领制高点。”攻关团队逢山开山、遇水搭桥，突破了柔流输电技术瓶颈，研制出世界上首个基于MMC的统一潮流控制器产品，经权威机构鉴定为国际领先。

  2015年，我国首个统一潮流控制器工程——南京西环网统一潮流控制器示范工程成功投运，南瑞继保出色完成首台套装备的前期科研、仿真、成套设计、装备供货与调试，首次实现了我国电网潮流的灵活精准控制，避免了核心城区因供电能力不够被迫拉闸限电。

  一头是大江奔流、无限风光，一头是万家灯火、鳞次高楼。连接它们的“通道”，是被称为“电力高速路”的特高压直流输电工程。

  “电压等级越高，电能损耗越小，输送能力就越强，但其安全保障要求也就越高。”田杰说，从±500kV的高压直流输电到±1100kV的特高压直流输电，电压每提升一个等级，技术难度成倍增加。

  “国之重器的背后必须有承载其重的科技支撑，哪怕充满荆棘，哪怕前途未卜，我们也要闯一闯。”在沈国荣院士的带领下，攻关团队投入到特高压直流成套装备的技术攻关中，打响了这场艰苦卓绝的战役。

  田杰介绍，团队从文献入手，反复打磨每一个细节、每个堵点，在研发的关键时期，很多人都直接住在了单位宿舍，每天干到凌晨两三点。

  围绕电力大规模超远距离传输的世界性难题，攻关团队进行了大量的推演、仿真和验证，先后突破特高压直流输电系统双12脉动阀组协调控制等数十项关键技术，成功研制国内首个具有完全自主知识产权的特高压直流系统，整体技术达到国际领先水平。

  换流阀是直流输电的核心设备，负责交流电到直流电的变换。“换流阀元部件参数设计特别的重要，一个环节或者特殊工况考虑不周，就可能会引起系统停运甚至威胁设备安全。但是把参数设计得余量过大，又影响设备成本，制约技术的推广。”南瑞继保研究院柔性输电所副总谢晔源说。

  2018年，团队开始着手国内首个特高压柔性直流换流阀的设计。“直流电容是换流阀的核心部件，成本占比超过20%，当时面临的直流电容设计，一无参考、二无经验。”谢晔源感触颇深地回忆道。

  为了精准和可靠的设计参数，攻关团队从理论推导开始，再经过PSCAD（电磁暂态仿真软件）仿真、RT-LAB（一套工业级的系统实时仿真平台软件包）仿线余个参数给出了一整套设计原则，这些原则支撑了世界首个特高压柔性直流工程落地应用。

  截至目前，攻关团队成功为我国80%以上的特高压直流输电工程提供了控保、换流阀、电子式测量等核心装备支撑，成为中国电网安全可靠运行的强有力保障。2019年底，随着巴西美丽山II期工程顺利投运，技术成果正式走出国门，成为“中国创造”在“一带一路”上的亮丽名片。

  在记者采访时，发现有攻关团队不少研发工程师都奔赴在各个项目现场。“在项目现场，我们能更加及时准确地获取信息和实际的需求，一旦设备有必要进行参数调整，就可以前后方联动，不断验证和优化，寻找最佳的解决方案。”田杰说。

  沈国荣院士表示：“工程师就是要解决实际问题，创新永远在路上！”这也成为攻关团队的座右铭。

  新能源时代，“并网难、消纳难”成为掣肘我们国家新能源深度发展的难题。立足国家能源战略，早在2006年，攻关团队就前瞻性地把目光投向了第三代直流输电技术——柔性直流输电技术。

  “柔性直流输电在大规模可再次生产的能源接入、电网柔性互联、大型城市电网构建等方面具有独特优势，特别是在远海风电接入方面是当今世界最佳的技术方法。”田杰说。

  从“零”开始，团队再次出发。“不管多难，我们肯定能做出自己的柔性直流输电装备来，而且还要超越国外的技术水平！”攻关团队下定决心。

  一步一个脚印，一履一行汗水。攻关团队咬定目标、脚踏实地，最终攻克送端多电力电子设备宽频振荡及协调、柔性直流网络电压强耦合下的多换流器暂稳态协同等世界性难题，成功研制柔性直流输电控制保护、换流阀、直流断路器等重大装备。

  世界首个实际运行的五端柔性直流舟山工程、世界首个柔性直流电网张北工程、世界首个特高压多端混合直流昆柳龙工程先后投运……一个个实际成果推动中国柔性直流技术真正站上了世界电力技术最高峰。

  当张北送来的风电点亮北京冬奥会主场馆的那一刻，攻关小组成员欢呼拥抱：“我们用张北的风点亮了北京的灯，绿色冬奥也有我们的一份贡献！”

  当前，“双碳”目标下的新型电力系统建设还面临诸多新的挑战，无论是“沙戈荒”大规模新能源送出，还是“中远海”海上风电开发，都是攻关团队正在聚力攻关的新方向。

  “为解决‘沙戈荒’新能源基地送出难题，重点攻关±800kV/8000MW特高压柔性直流输电核心装备，目前我们已完成实时仿真系统搭建，正在开展特高压柔性直流断路器、换流阀、控保系统的研究。”田杰向记者透露。

  保障国家能源安全，推动能源绿色转型。目前，攻关团队老中青搭配，充满生机活力，更具有“持之以恒、锲而不舍、百折不挠”的奋斗精神，正聚力打造工程师“梦之队”。