6月29日，世界首個直流電網和首個應用柔性直流技術進行陸地新能源大規(guī)模并網的示范工程——張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程（以下簡稱“張北柔直工程”）竣工投產。
作為世界首個具有網絡特性的直流電網工程，張北柔直工程采用全新的柔性直流電網技術，核心技術和關鍵設備均為我國首創(chuàng)，工程實現(xiàn)了“三大突破”，創(chuàng)造了“十二項世界第一”，將助力北京冬奧場館實現(xiàn)奧運史上首次100%清潔能源供電。
可以說，張北柔直工程是探索可再生能源并網新模式、推動能源革命的創(chuàng)新工程；是推動直流電網自主創(chuàng)新、促進重大技術成果和裝備應用的引領工程。工程新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦，輸電線路長度666千米。其中，張北、康保換流站為送電端，接入新能源；豐寧換流站為調節(jié)端，接入抽水蓄能；北京換流站為接收端，接入首都負荷中心，由中國能建中南院承建勘測設計。
科技“金鑰匙”打造技術升級新引擎
柔性直流輸電技術是20世紀90年代興起的以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術，與交流和常規(guī)直流相比，具有可控能力強、功率調節(jié)速度快、運行方式靈活等特點，能夠有效抑制交流電壓波動，減少功率波動對受端電網的影響，被稱為破解新能源大規(guī)模并網消納難題的“金鑰匙”。
隨著全球能源安全、生態(tài)環(huán)境、氣候異常等問題日益突出，加快開發(fā)和利用可再生能源已成為世界各國的普遍共識。
近年來，作為構建智能電網的重要裝備，柔性直流輸電技術憑借其在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、增加系統(tǒng)動態(tài)無功儲備、改善電能質量、增加系統(tǒng)對清潔能源的消納能力以及提高配電網可靠性和靈活性等方面的優(yōu)越特性，在孤島供電、城市配電網的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風電場并網等方面具有較強的技術優(yōu)勢，成為清潔能源輸電技術發(fā)展的新方向。
截至目前，我國已相繼建設上海南匯風電場柔性直流輸電工程、南澳±160千伏多端柔性直流輸電示范工程、舟山±200千伏五端柔性直流科技示范工程、廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程、魯西背靠背直流異步聯(lián)網工程、渝鄂直流背靠背聯(lián)網工程、張北柔直工程。此外，我國首個特高壓多端直流示范工程——烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示范工程，我國首個海上風電柔性直流輸電項目——如東海上風電柔性直流輸電示范項目也正在建設中。
柔性直流輸技術已成為高壓直流輸電技術升級的“新引擎”。
創(chuàng)新 “金鑰匙”激活企業(yè)發(fā)展新動能
作為業(yè)內高壓直流工程開展時間最早、參與數(shù)量最多、獲得榮譽最多的設計企業(yè)，中南院在高壓直流輸電技術領域具有較高的話語權和影響力。在推進企業(yè)科學發(fā)展的進程中，中南院把技術創(chuàng)新和科技進步作為企業(yè)持續(xù)發(fā)展的生命線，堅持用技術創(chuàng)新激活企業(yè)生命力，用科技進步引領未來發(fā)展。
張北柔直工程是中南院繼廈門±320千伏柔性直流輸電科技示范工程、魯西背靠背直流異步聯(lián)網工程、渝鄂直流背靠背聯(lián)網工程后承擔的第四個柔性直流輸電項目。項目首次突破柔性直流組網技術；首次將柔性直流的輸電容量提升至常規(guī)直流水平；首次將柔性直流的可靠性提升至常規(guī)直流水平。
“工程首次建設四端柔性直流環(huán)形電網，將柔性直流輸電電壓提升至±500千伏，單換流器額定容量提升到150萬千瓦，柔直換流站閥廳、直流斷路器優(yōu)化布置、帶電檢修方案、閥廳內電暈控制、四端環(huán)網柔直系統(tǒng)的協(xié)調控制、柔直電網控制保護、柔直電網直流線路保護、配電裝置樓、閥廳抗震措施、柔直閥、直流斷路器冷卻系統(tǒng)等問題都是本工程設計中面臨的嚴峻挑戰(zhàn)?！敝心显焊笨偣こ處熈貉詷蚪忉尩?。
作為張北柔直工程受端北京換流站的獨立設計單位，中南院在工程設計中，秉承設計革命和技術創(chuàng)新的設計理念，重點依托關鍵技術研究和工程單項研究科研成果，全面推進設計工作, 在配電裝置樓、換流區(qū)域、閥廳布置、直流場布置、主輔控樓方案、閥廳場強計算、配電裝置樓、閥廳抗震設計、閥廳電纜溝、閥冷管溝聯(lián)合布置方案等多方面實現(xiàn)突破。在系統(tǒng)協(xié)調控制方面，針對四端環(huán)網柔直系統(tǒng)，為更好的實現(xiàn)多端換流器的協(xié)調控制，構建了主從站間協(xié)調控制、雙極/極控制、閥控制的分層架構設計，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的高可靠性和可擴展性。
張北柔直工程是世界上第一個真正具有網絡特性的直流電網，是世界上第一個采用真雙極接線的大規(guī)模風電、光伏孤島送出直流電網工程，也是世界上第一個實現(xiàn)風、光和儲能多能互補的直流電網。項目的建成，進一步鞏固擴大了我國在直流輸電領域的技術領先優(yōu)勢，占領了世界輸電技術新的制高點。
目前，國內正在建設中的我國首個特高壓多端直流示范工程——烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示范工程和我國首個海上風電柔性直流輸電項目——如東海上風電柔性直流輸電示范項目等2項柔性直流輸電項目中，中南院承擔了3個換流站以及270余公里線路的勘察設計工作，并依托工程，對多端直流輸電控制保護、柔性直流輸電工程換流單元布置、多端直流工程直流場布置、柔直系統(tǒng)直流電壓等級比選、柔直系統(tǒng)接線方案比選、換流站主設備選型及造價分析、海上換流站布置優(yōu)化、海纜故障時單極運行可行性、換流站站用電系統(tǒng)接線與配置等多方面進行系統(tǒng)攻關。
創(chuàng)新是引領產業(yè)發(fā)展的第一動力，是壯大企業(yè)發(fā)展的核心競爭力。從2012年“高壓直流輸電工程成套設計自主化技術開發(fā)與工程實踐”榮獲國家科技進步一等獎；到2018年，由國家電網公司和南方電網公司共同牽頭完成的《特高壓±800kV直流輸電工程》項目榮獲了2017年度國家科學技術進步獎特等獎，中南院作為主要設計單位榜上有名；再到2020年，“大容量柔性直流輸電設計技術研究及工程應用”獲得規(guī)劃設計集團科技進步一等獎 。中南院在創(chuàng)新的道路上，永攀技術高峰的決心從未改變，不懈探索的步伐從未停歇。
談及中南院在高壓直流輸電技術領域的成績和發(fā)展，中南院副總經理彭開軍表示，創(chuàng)新的理念和創(chuàng)新的技術帶動創(chuàng)新的實踐，創(chuàng)新成果的應用將為高壓直流輸電技術，特別是柔性直流輸電技術在大電網的應用樹立重要的技術示范和積累寶貴經驗。作為我國電力工程服務行業(yè)的“排頭兵”和“國家隊”，中南院將時刻握緊創(chuàng)新這把“金鑰匙”，用好這把“金鑰匙”，綿綿發(fā)力，久久為功，結出累累碩果。
