編者按：2022年7月20-21日，以“碳中和與全球產(chǎn)業(yè)融合”為主題的“第四屆未來能源大會”在北京召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，特變電工西安柔性輸配電有限公司副總經(jīng)理盛俊毅先生做了題為“支撐新型電力系統(tǒng)建設的柔性直流輸電技術創(chuàng)新與突破”視頻演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

非常榮幸參加第四屆未來能源大會，我是特變電工柔性輸配電有限公司副總經(jīng)理盛俊毅，今天給大家?guī)淼闹黝}是特高壓輸電交付實現(xiàn)和未來展望的課題。

我今天分享五個部分，一是我們公司做特高壓大容量做一個介紹，二是針對我們的工程，柔性直流輸電換流閥運行和創(chuàng)新點做一個介紹，第三和第四部分主要從換流閥和閥控兩個方面對我們關鍵設計點做一個介紹，五是對大容量換流閥展望做一個簡單的介紹。

我們公司特變電工從2014年開始做柔性直流輸電，2018年中標南方電網(wǎng)的工程，到2020年投運，目前投運的時間大概2年多時間，這是目前公司在整個海上風電和新能源這塊以及直流輸電的一些業(yè)績，從柔性直流水電解決方案，各個方面超過11個工廠的業(yè)績，這是我們對換流閥的科研實力，我們創(chuàng)建西部最大的實驗室，實驗投資2.3個億，占地6800平米，目前可以支撐5000兆以上輸電裝置的驗證。

整個對于驗證平臺從換流閥從器件平臺，組件平臺到整機冷卻以及老化的平臺，這是對平臺的介紹，目前換流閥里面最核心的部件是IGBT，這個平臺可以滿足6.5千伏以上的測試，從它的動態(tài)特性的測試，這是我們對換流閥的組件，包括單元，可以滿足運行和平臺，這是對于整個換流閥控制核心的平臺，目前整個可以支撐3000以上的節(jié)點驗證。

這個是我們在整個特高壓大容量的交付過程中利用這樣的場景，我們在實驗室做了多端，一端是LCC，4端是VIC這樣混合的平臺，把整個實驗場景做了全方位的驗證，這是實驗室的實物場景。這是我們在特高壓電容量里面特高壓這塊，我們公司具備1100千伏變壓器的基地，我們在2017年全球首臺套也是用這個實驗室做的驗證。

整個在交付過程中的一些運行和成本做一個介紹，我們這個是在2018年8月份中標工程，在2018年的10月份委員會，2019年攻關，到2020年10月份進行調(diào)試，到2020年12月份是投運儀式，目前已經(jīng)超過700多天運行比較平穩(wěn)，這是現(xiàn)場的實物圖，右邊是換流閥本體的圖片。

這個是在我們整個運營過程中，從2020年12月投運到2021年6月份，我們還有一些運行+調(diào)試的時間，正式的投運在2021年6月份至今經(jīng)歷了從2021年滿足運行，整個故障率千分之五之內(nèi)，調(diào)試運行以來運行比較平穩(wěn)。

我們從2018年中標之后我們做了很多成果，從800千伏的溫室，登上了人民日報，是全國首臺套。第二個創(chuàng)新成果我們在首次國內(nèi)提出了架控柔性技術，這個其實可以有效解決因為架控線帶來短路的問題，這個在工程中得到成功的應用。我們在2019年的時候針對現(xiàn)在的工廠做了全實物縮放版的正負10.5千伏40兆瓦背靠背運營平臺，也是模擬現(xiàn)場的運營工況，包括故障，在實驗室完成了所有的驗證，這是我們在交付過程中獲得的一些獎項，包括超多電瓶，柔性直流輸電的仿真一些技術的研究，包括當時我們參與5000兆“十三五”重大專項，也獲得一系列的獎項。

第三部分主要是從換流閥本體這塊做了一些簡單的介紹，整個流北站和以往不太一樣，它用的是全半橋混連拓撲的方式，跟常規(guī)不一樣，它是相當于全半橋混連，無論從熱設計，包括均壓，平衡實驗等等這些還是有區(qū)別的，我們是通過電磁熱力分析工具進行優(yōu)化，通過實驗迭代，目前已經(jīng)把相關問題得到解決，業(yè)內(nèi)還比較成功。

這個是在整個過程中，包括從組件設計，包括核心板網(wǎng)設計，包括電源設計，包括模塊電子廠設計，經(jīng)過了多輪優(yōu)化，目前運行比較成功。這個是針對以往工程有一個問題，單一故障下可能會導致跳閘問題，在這個過程中我們跟南方電網(wǎng)合作，一起在端口一個東西，相當于是被動元件，無論在任何一個工況下的故障，我們都會保持供應模塊端口的狀態(tài)，保證在任何故障下都不會形成跳閘，目前這項成果已經(jīng)再工程中應用，比較成功。

第五，因為在特高大容量高電壓、大電流，跟傳統(tǒng)的是有區(qū)別的，在這里我們有一個理念準竣工的設計，我們把電磁抗擾，從30伏提到50伏，溫度從負10提到負40度，高溫從正7提到85，達到一個標準。同步我們提高可靠性，增加實驗，相當于可靠性加強實驗，目前的功能頭用比較成功，目前沒有因為板卡故障問題導致系統(tǒng)跳閘。

第六，我們在整個調(diào)試運維，其實我們結合現(xiàn)場需要可靠高效，我們研究了相當于智能化，多做頁面的測試裝置，目前跟傳統(tǒng)的運維調(diào)測，把這個效果可以提升4-6倍，已經(jīng)申請了專利。

第七，高連閥最關鍵的可靠性，可靠性里面最關鍵的是閥本體設計，我們主要從幾個方面，第一個是通過系統(tǒng)給出可行性指標，進行可靠性分解，我們把閥控分析指標得出來進行可行預計，然后進行建模，然后論證地最后是可靠性每一個部件的分配，進行器件選型，包括可靠的設計，用這個里來做。設計之后是可靠驗證，剛才講到一些東西，包括從電特性到環(huán)境實驗、可靠性增長、單元、信號等等實驗，我們進行可靠性加強，來提升整體可靠性加強。

最后避免不了在現(xiàn)場因為器件本身有失效率，有一個分析在售后，我們遵循一個設計理念，首先是在現(xiàn)場失效之后我們有數(shù)據(jù)分析，包括對部件的分析，包括對失效原因的分析，包括拿一些舉措，在工程上進行迭代，進行提升，目前是這樣的整體設計流程。

第四部分，我主要是從換流閥閥控方面做簡單匯報。在過程中我們應用了可視化編程，減小因為人為無論是標準化，一錯犯錯，包括后續(xù)提升運維效率的改進，包括一鍵生成代碼，將應用層的代碼和通訊系統(tǒng)配置，底層設置配上代碼合并，變成最終程序，代碼是用CCI路徑，直接便于抄寫。這塊我們通過硬件優(yōu)化，以及數(shù)據(jù)的處理，目前可以把整個控制在26微秒以內(nèi)，在整個工作項目中是最好的。閥控在成本中不是占比很大，其實是整個換流閥的大腦，我們從脈沖機箱到IPG，到電源總線，全部用的雙流設計，目前的功能也得到了驗證。當時在跟南網(wǎng)進行聯(lián)合測試，全鏈路右下角通過一些實驗，通過第三方的鑒定，實驗項目比較多，左邊這個是主要對實驗項目的簡單截圖。

第五部分，主要從特高大容量，柔直換流閥展望做簡單匯報。現(xiàn)在柔直未來工程化我們必須要走向標準化，分幾個層面，第一是在配電網(wǎng)絡，包括海洋資產(chǎn)平臺，電壓等級在100千伏以下的配置，我們是從8-20伏，150-700安標準化模塊來適配，從配電網(wǎng)到海洋資產(chǎn)平臺場景應用。針對新能源跟主電網(wǎng)，我們是從150-800千伏，300兆-5000兆的容量，從1600伏700安，到2000，甚至到3000的配置，通過搭積木的方式實現(xiàn)遠距離海上輸電設計，包括區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)標準化設計。這是我們脈沖平柜，我們采用模塊化、功能化設計，包括機箱標準化設計，來提升閥控系統(tǒng)的通用性、可靠性，可以去移植，提升整個工程交付的可靠性，提升安裝的效率，包括調(diào)試效率。

對于未來大規(guī)模，主要兩個方面，第一個是海上風電大規(guī)模新能源接入，第二從西北地區(qū)到中國東部大規(guī)模新能源輸送的并網(wǎng)挑戰(zhàn)，而且新能源比例會越來越大，我們針對這些挑戰(zhàn)，我們公司目前在幾個方面做一些關鍵研究。第一在輸電系統(tǒng)主電路設計做一些研究，第二從新能源廠站集電方案優(yōu)化與振蕩抑制，第三從加控線多段直流故障與保護，從新能源故障穿越能力，包括未來在西北、西藏、青海的地方，包括高海拔、高地震下的研究。從整個海上我們有幾個方面，在海上風電的新能源接入，主要從系統(tǒng)高電壓，主要是目前我們國家海上風電的工程，換流閥的體積已經(jīng)占到整個平臺體系大概40%多的水平，我們要統(tǒng)一過電壓的設計，把整個體積要降下來，這樣整個體積會降下來。因為海上整個運維它而且成本比較高，這塊我們通過一些標準化設計，包括一些切分標準化單元，小型化的方式加強可靠性和運維的設計。主要是平臺化，主要還是從GS，包括一些有效規(guī)避電感進行空間的優(yōu)化，從布置方面進行優(yōu)化。

從平臺運輸，也是考慮到在海上運輸海浪等天氣的原因，包括一些拉調(diào)的方式加強，包括平臺上考慮平臺的安裝和選取，關于系統(tǒng)設計這塊，目前我們也是針對海上風電加特高壓陸上的輸電，我們和幾個大學主要從4個課題提出直流送出和主電路方案和優(yōu)化控制策略，提出規(guī)模化新能源和優(yōu)化方案，實現(xiàn)新能源場內(nèi)無振蕩穩(wěn)定運行。針對大規(guī)模新能源的加工線的方式提出一定的策略，針對新能源設備特點和節(jié)電方案提出滿足聯(lián)網(wǎng)要求的配合設計。

主要針對剛才說的，包括西藏這些地方高海拔，高地帶的特點特點進行換流閥的驗證。對于關鍵點，主要是我們現(xiàn)在目前研究已經(jīng)開始，主要是場景是什么場景?針對風光的系統(tǒng)，新能源在100%的接入方式，通過前期的一些考察，包括投入選擇，包括一些運行方式，做前期的研究。

這是針對模型，目前在過程中從海上到陸上遇到一些問題，我們搭建新能源的場站，從變流器到場站，到換流站的模型進行仿真和驗證，包括具備的實物驗證提升模型的能力。

從整個30兆瓦交付看，我們用了大概有2年多的時間，整個工程的投運是比較成功的，在這里我們輸出了很多的成果，有幾個方面。一個是我們在過程中提出了無閉塞加工輸電技術，解決了加工線在無障礙下的團體，實現(xiàn)功能應用。針對因為單一故障導致的風險，在這里通過實現(xiàn)扎管的方式，實現(xiàn)單一故障下不導致第二個技術難題，以實現(xiàn)工程應用。

對于高電壓，大電流比較復雜的電磁環(huán)境下，我們采用半卡實設計，提升了系統(tǒng)運營可靠性，目前已經(jīng)在應用。在這個過程中我們把整個鏈路延遲降低26秒之類，顯著降低了風險，目前26秒是行業(yè)內(nèi)比較低的水平。針對陸上，海上新能源的并網(wǎng)挑戰(zhàn)，開展相對的技術研究。

我的匯報到此結束，非常感謝各位的聆聽，會后可以隨時交流，謝謝大家。