自主架設“電力高速路”記南方電網高壓直流輸電技術開發與工程實踐。

在“茶馬古道”上的云南普洱市，12月2日，糯扎渡電站和溪洛渡右岸電站送電廣東的輸電工程正式開工建設。“兩渡工程”采用的是我國最先進的高壓直流輸電技術，將跨越千余公里把云南清潔的水電送往珠三角用電中心。

從4年前投運的我國第一個高壓直流輸電自主化示范工程“正負500千伏貴州至廣東二回工程”，到1年前投運的世界第一個特高壓直流輸電自主化示范工程“正負800千伏云南至廣東直流工程”，再到“兩渡工程”，彈指五六年，由南方電網公司自主研發的高壓直流輸電技術日趨完善、更臻成熟，成為打破國外技術壟斷、促進“西電東送”戰略實施、實現我國電網跨越式發展的“高速路”。

弄懂“黑匣子”打破外方壟斷

高壓直流輸電技術主要應用于遠距離、大容量輸電，具有線路投資少、調節快速、運行可靠等優點，適用于我國能源資源與經濟發展東西逆向分布的國情。但是在2004年以前，包括葛洲壩至上海線路在內的眾多大型直流輸電工程一直由外國承包商壟斷，造價昂貴。

“中方當時頂多學會了寫招標書，而難度更高的工程系統研究、成套設計，還有換流閥和控制保護等關鍵設備的供貨，全部被外方壟斷。”南方電網科學研究院董事長余建國感慨當年受制于人的窘境。

為全面掌握直流輸電核心技術，打破國外企業的技術封鎖，2004年，國家決定把貴州至廣東二回直流輸電工程作為我國第一個自主化示范工程，依托該工程的建設實現以我為主、成套設計的全面自主化目標。

南方電網擔當重任。南方電網科學研究院（時稱南方電網技術研究中心）應時而生，牽頭組織國內研究機構、高校、設計和制造企業的研發資源，共同組成自主創新團隊，開始了攻堅克難的征程。

工程建設的前提是進行系統設計，而一套使用方便、功能強大的設計軟件將大大提高設計效率。但當時跨國公司提供的設計軟件是個“黑匣子”，只能進行簡單的數據輸入輸出，計算方法不得而知，更不能做參數調整。在年輕女博士黃瑩的帶領下，研發團隊成功開發出擁有自主知識產權的“高壓直流輸電基本設計軟件包”，填補了國內空白。

工程實施中遇到的許多難題也是前所未見。技術帶頭人、南網科研院副院長饒宏舉例說，研究中發現發電機組的大軸與直流輸電系統會產生“次同步振蕩”，不僅會造成系統不穩定而且發電機組的大軸將會扭曲。“經過分析研究，采取了保護措施，在國內首次解決了直流次同步振蕩的工程難題。”

就這樣一步一個腳印，到2007年貴廣二回工程建成投運時，南方電網實現了成套設計的全面自主化。整個工程投資79億元，比由外方承擔節省1億元。國內電工設備制造水平也由此上了一個臺階，大部分設備制造實現了國產化。整個工程的綜合自主化率達到70%以上。

升壓800千伏不斷超越

創新的步伐并未就此停下。南方電網開始向難度更高的特高壓直流輸電技術挑戰。2006年，世界第一個特高壓直流輸電自主化示范工程“正負800千伏云南至廣東直流工程”開工建設。

“工程招標現場，幾乎看不到外國設備商的身影。”南方電網主管科技工作的副總經理王良友說，這次工程是中外聯合研究開發，中方掌握核心技術，以中方為主制造設備。

從系統研究、成套設計，到工程設計、設備制造，再到現場施工，一路過關斬將。但是在投運前的調試階段，饒宏和他的技術團隊遇到了一次“卡殼”難題。

那是2009年底的一個冬夜，云廣直流將首次升壓到額定電壓，即最高的直流輸電電壓800千伏。從常規直流500千伏升到650千伏還算順利，但當升到700千伏時，電壓開始劇烈波動，再也升不上去。

按照工程的時間節點控制，第二天電壓必須升至800千伏。饒宏帶領臨時攻關小組，開始徹夜排查。經過多次分析和反復試驗，還是不能實現額定升壓過程。已是天明，小組另辟蹊徑，確定了一個新方案并開始試驗。當直流電壓終于穩穩升至800千伏時，現場一片歡呼。

云廣直流自2010年投運至今運行正常，各項技術指標與研究結論完全相符。中國工程院院士李立浧說：“這表明我國已掌握了特高壓直流系統集成和整體解決方案，并在特高壓直流的研究、設計、設備制造和建設管理等各個方面達到國際先進水平。”

雄關漫道，繼續征服。參與研發的科研人員表示，今后還可以進一步降低相關研究和設計費用，估算后續待建的20余個高壓及特高壓直流工程可節約30至60億元費用。

此外，依托掌握的直流技術，南方電網科研團隊在2008年冰災后迅速研制出直流融冰裝置，目前已安裝在眾多輸電線路上。“這個裝置的應用改變了以往人工除冰效率低下、安全風險高的防冰被動方式，有效提升線路防冰抗冰能力。”王良友預判今年冬天輸電更安全。

科技創新助力“西電東送”

在南網科研院二樓的仿真實驗室，記者看到，數十臺對開門冰箱大小的設備正在高速運轉。這個投資1.5億元建成的實驗室，擁有世界上規模最大、技術最先進的全數字實時仿真系統和齊全的高壓直流輸電控制保護試驗研究系統。

“就是一個微縮的南方電網系統，可以模擬故障，進行分析，還可以用來培訓運行維護人員。”實驗室負責人韓偉強頗感自豪。

據介紹，南方電網歷來重視科技創新，成立了以總經理鐘俊為組長的科技創新工作領導小組，建立了科技創新工作的長效發展機制。“十一五”期間科研投入不斷加大，從2006年的6.52億元增加到2010年的15.76億元，年均增長24.7%。

正如南方電網公司董事長趙建國在12月9日召開的“中國工程科技論壇電力發展論壇暨直流輸電技術研討會”上所說：“一直以來，南方電網公司大力實施科技興網戰略，著力提高科技創新能力。我們明確公司的核心技術是電網安全穩定與控制技術、電網經濟運營技術與設備集成應用技術，并取得了系列重大突破。”

科技促進了南方電網落實國家“西電東送”戰略。南方電網目前已形成“八條交流五條直流”共13條“西電東送”輸電大通道，最大輸送容量超過2400萬千瓦，占到廣東用電負荷的三分之一。

“尤其是高壓直流輸電技術成為促進"西電東送"戰略實施、實現電網跨越式發展的"助推劑"。”王良友介紹，自2007年貴廣二回直流輸電工程投產以來，西部通過直流輸電累計送廣東電量1700多億千瓦時，占到廣東外來電的四成，在廣東創造了更高產值也減少了大量二氧化碳排放。

春華秋實。南方電網“高壓直流輸電工程成套設計自主化技術開發與工程實踐”成果已被推薦為2011年國家科技進步獎一等獎。