蔡侗辰

你能想象遠在青海的陽光能為中原“充電”嗎？

我國風能、太陽能資源豐富，但它們卻像草原上的“野馬”，性情不定，難以馴服。

有這樣一個團隊，短短幾年時間，他們突破了一個個世界級難題，創(chuàng)造了一項項世界第一。在他們的努力下，特高壓直流輸電成為國家戰(zhàn)略級技術，和高鐵、北斗一樣，成為享譽世界的“中國名片”。他們是國家電網(wǎng)經(jīng)研院直流技術攻關團隊，他們被稱作馴服風光野馬的“追風人”。

徹底擺脫“洋拐棍”

為了馴服風能、太陽能，2012年他們便開展了大量基礎性研究。當時我國在柔性直流輸電技術方面沒有任何經(jīng)驗，國外相關核心技術又嚴加封鎖?！霸诮拥巾椖咳蝿諘r，攻關團隊每個人心中都惴惴不安，完全沒有成功的把握，有的同志提出以市場換技術的方式找外方搞技術引進，但幾次接觸下來，技術轉讓條件苛刻，我們根本無法接受?！眹W(wǎng)經(jīng)研院直流技術中心主任樂波坦言。

這支攻關團隊太年輕了，剛組建時平均年齡還不到30歲。帶著一股開拓創(chuàng)新、永不服輸?shù)钠磩牛麄冮_始了披荊斬棘的闖關之旅。

舟山工程是國家電網(wǎng)第一個商業(yè)化的柔性直流工程，也是世界首個五端柔性直流工程，主接線要比國外的兩端工程復雜得多。整個工程要用的設備有上百種，每種設備又有多種型式，排列組合起來就有上千種，許多設備連見都沒見過，更別說熟練使用和布置。

接到任務后，團隊迅速分工，有的總結以前常規(guī)工程的設計經(jīng)驗，有的研究新設備的功能和特點，有的開展理論分析，有的搭建仿真模型。其間，他們提出了幾十種方案，但經(jīng)過反復仿真分析，都滿足不了五端直流安全穩(wěn)定運行的要求。

只好全部推倒，從頭再來。

又經(jīng)過數(shù)月的“閉關修煉”，世界首個五端柔性直流工程主接線終于完成，徹底打破了未來可能的外方知識產(chǎn)權限制，完全做到了自主化設計。

舟山工程后，他們又“攻下”了供電可靠性要求更高的廈門工程。“現(xiàn)在，外方為了提高工程可靠性，反而模仿起‘中國方案，我們的身份也實現(xiàn)了從‘學生到‘老師的華麗轉變。”樂波驕傲地說。

在沒有任何資料可供借鑒的情況下，攻關團隊拿下了一個又一個世界難題，實現(xiàn)多項技術零的突破，形成一套完整的柔性直流輸電成套設計體系，徹底擺脫了“洋拐棍”，實現(xiàn)了柔性直流輸電技術領域的“彎道超車”和“中國引領”。

創(chuàng)造12項世界第一

2020年6月29日，張北柔性直流電網(wǎng)工程竣工投產(chǎn)，來自草原的綠色動能點亮了京城的萬家燈火。張北工程不僅能夠滿足冬奧會的100%清潔供電需求，還將每年向北京輸送225億度清潔電力，相當于北京年用電量的十分之一。

“柔性直流電網(wǎng)技術可以控制電能靈活轉向，適應新能源的波動，是目前世界上最先進的輸電技術?！睒凡ㄕf，張北工程采用了我國原創(chuàng)、世界領先的柔性直流電網(wǎng)新技術，把過去不可控的風能變?yōu)榭煽貎?yōu)質電能。“工程創(chuàng)造了12項世界第一，提出了破解新能源大規(guī)模開發(fā)利用世界級難題的中國方案?！?/p>

12項沉甸甸的世界第一，凝聚著科研人員克服重重困難、戰(zhàn)勝層層挑戰(zhàn)所付出的艱辛和努力。

靈活可靠消納新能源，首先碰到的難題是要研制確保電網(wǎng)安全的新設備、新技術?！爸绷麟娋W(wǎng)設計的難點在于要應對不經(jīng)常發(fā)生的嚴重故障，解決這個問題，就必須找到能確保電網(wǎng)安全的‘速效救心丸。”團隊技術骨干李探博士說。

李探一畢業(yè)，就和團隊一頭扎入柔性直流電網(wǎng)的資料堆，從查公式、編程序開始，一晃就是5年時間。研發(fā)之初，由于相關技術在世界范圍內(nèi)都處于完全空白狀態(tài)，沒有任何經(jīng)驗可供借鑒，團隊只能從零開始。然而正是這張“白紙”，給年輕的科研人員提供了從理論到實踐的廣闊舞臺。

不設權威、自由發(fā)揮、鼓勵原創(chuàng)是團隊組建時就確定的工作原則。從“半橋式換流閥+直流斷路器”到“全橋式換流閥”，他們大膽假設、小心求證，從“交流耗能裝置”到“直流耗能裝置”，他們嚴謹細致、一絲不茍，經(jīng)歷了數(shù)月“白加黑”“5+2”的鏖戰(zhàn)和面紅耳赤的爭論，終于實現(xiàn)了“首臺套”直流斷路器和交流耗能裝置的重大技術突破。

張北工程的聯(lián)調(diào)試驗需要依賴于“新能源”和“柔性直流電網(wǎng)”的真實模型，這兩個高度復雜的系統(tǒng)，單獨拿出來進行建模已經(jīng)困難重重，進行聯(lián)合測試更是從未有過先例。

400多面控制屏柜，通過上萬根線纜連接起來，將新能源和4座換流站組合在一起，建立起反映電網(wǎng)真實特性的超大規(guī)模仿真系統(tǒng)。僅啟動一次，就要花費數(shù)小時。

“這只是邁出了平臺構建的第一步?！睂嶒炇邑撠熑藚栬榻B，“在資源條件有限的情況下，還要準確刻畫復雜系統(tǒng)的快速變化特性，這是更加關鍵的一步。”幾十個新能源場站，四端柔性直流電網(wǎng)，包含了數(shù)十萬元件、上萬根光纖，對系統(tǒng)的實時運算能力提出了嚴峻挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)實時運算，如此龐大的系統(tǒng)在每個毫秒都要進行幾十億次仿真計算，這儼然是一個超級計算系統(tǒng)，超算能力對系統(tǒng)配置提出了不可能達到的要求。

為了實現(xiàn)實時運算目標，必須另辟蹊徑?！皩⑾到y(tǒng)和元件進行有效簡化后，我們所提出的多項等值技術將仿真速度提升了近60%，完全達到工程精度?！眳栬f。在對模型進行逐步等值的過程中，科研人員們經(jīng)歷了種種坎坷和失敗，一個錯誤的脈沖信號，一個程序的細微漏洞，或一個設置不合理的參數(shù)，都容易導致系統(tǒng)報錯或失穩(wěn)崩潰。