昆柳龍直流工程主要依托烏東德電站等向廣東、廣西輸送云南水電。工程起始于云南昆北換流站，向廣西柳北換流站、廣東龍門換流站分別送電，故簡稱“昆柳龍”。
它是世界上第一條±800千伏特高壓多端柔性直流輸電“高速路”，橫跨云南、貴州、廣西、廣東四省區(qū)，全長1452公里。工程于2018年12月份全面開工建設(shè)，總投資242.6億元，計(jì)劃于2021年汛期前全部建成投產(chǎn)。
據(jù)悉，昆柳龍直流工程全部建成后將創(chuàng)造17項(xiàng)世界紀(jì)錄，包括世界上第一個±800kV特高壓柔性直流輸電工程、世界上單站容量最大的柔性直流輸電工程、世界上第一個具備架空線路故障自清除及再啟動能力的柔性直流輸電工程等。這標(biāo)志著我國直流輸電工程技術(shù)再上一個新臺階。
“作為世界上首個多端柔性直流工程，昆柳龍直流工程引領(lǐng)柔性直流技術(shù)進(jìn)入了一個新時代。”中國工程院院士李立浧表示。
“最強(qiáng)心臟”
在昆柳龍直流工程之前，世界上的柔性直流工程多屬于高壓、超高壓工程范圍，將電壓提高到±800千伏特高壓等級，意味著所有技術(shù)規(guī)范、成套設(shè)計(jì)及成套設(shè)備都要從頭研發(fā)。
2019年4月30日早6點(diǎn)，陜西西安。
當(dāng)日，來自南方電網(wǎng)公司與多家柔直閥相關(guān)廠家的技術(shù)人員連續(xù)討論技術(shù)細(xì)節(jié)超過12小時，終于敲定了適用于昆柳龍直流工程“中旁路晶閘管”的參數(shù)。
柔直閥對于工程的重要性類似于心臟之于人體，它是昆柳龍直流工程的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量清潔水電轉(zhuǎn)換為日常使用交流電的重任。
柔直閥的基本單元(細(xì)胞)是功率模塊，在設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)除了要通過提高制作工藝水平保證柔直換流閥功率模塊可靠性外，還需使用技術(shù)手段確保單一模塊在發(fā)生故障時不會影響整個系統(tǒng)運(yùn)行。
為此，公司研發(fā)出高可靠性“旁路技術(shù)”，為柔直閥加上層層保護(hù)，即便有模塊出現(xiàn)故障，柔直閥也能正常工作，從而保證昆柳龍直流工程穩(wěn)定性與安全性。
昆柳龍直流工程是首個多端混合特高壓直流系統(tǒng)，所有新設(shè)備都要接連通過研制、現(xiàn)場調(diào)試等多個關(guān)口。隨著昆柳龍直流工程實(shí)現(xiàn)階段性投產(chǎn)，公司研發(fā)制造的首批特高壓柔性直流成套設(shè)備將走出實(shí)驗(yàn)室，接受現(xiàn)實(shí)的嚴(yán)苛考驗(yàn)。
“最強(qiáng)大腦”
如果說柔直換流閥是工程的“心臟”，那么，多端混合直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)就是工程“大腦”。它功能多、系統(tǒng)復(fù)雜，性能要求高，對設(shè)備啟停、功率升降、站間協(xié)調(diào)、執(zhí)行保護(hù)等均起到關(guān)鍵作用。
作為世界上首個特高壓多端混合直流工程，昆柳龍直流工程控制保護(hù)系統(tǒng)研發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)。
柔性直流與常規(guī)直流的技術(shù)特性、控制方式各不相同。南方電網(wǎng)公司在世界上首次提出混合直流輸電系統(tǒng)，把這兩項(xiàng)技術(shù)疊加在一起。此舉在世界上尚無任何工程經(jīng)驗(yàn)可循。
在工程控制保護(hù)系統(tǒng)方面，首先要解決的問題是能否通過高低閥組實(shí)現(xiàn)柔性直流±800千伏。此前，國內(nèi)外專家大多認(rèn)為，高低閥組串在一起不可控、很難實(shí)現(xiàn)。針對這些質(zhì)疑，昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)逐條開展理論分析、仿真研究，最終方案令專家們交口稱贊。
更難的是如何解決柔性直流工程架空線路故障自清除難題。以往，使用架空線路的柔性直流工程，一旦出現(xiàn)故障，只需要將直流系統(tǒng)與整個交流系統(tǒng)短暫脫離，等故障清除后再連接起來即可。這種方法對于輸電容量達(dá)800萬千瓦的昆柳龍直流工程來說損失太大。昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次討論，最終確定采用“全橋+半橋”混合橋結(jié)構(gòu)，從根本上解決了這一問題。
今年7月13日13時04分，一枚銀箭拖動導(dǎo)線穿過試驗(yàn)框，一道閃亮的電弧落地。這意味著，昆柳龍直流工程成功完成直流線路人工短路故障試驗(yàn)，成為世界首個實(shí)現(xiàn)架空線路故障自清除及再啟動的柔性直流輸電工程。
控制保護(hù)系統(tǒng)要做的還不只這些。昆柳龍直流工程需要滿足多端需求，因而運(yùn)行方式多達(dá)幾百種。技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化，將運(yùn)行方式減少至108種，使發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險的可能性大幅降低。
“我們的工作就像開著一列拉滿問題的火車，每攻克一個問題，就卸一次貨;每發(fā)現(xiàn)一個新問題，就再裝一個集裝箱。要說不辛苦，那是騙人，但大家都特別珍惜這段經(jīng)歷，覺得每一分付出都很值得。我們不僅創(chuàng)下了多項(xiàng)世界第一，而且還在研究過程中品嘗到了技術(shù)自信的滋味。工程提前實(shí)現(xiàn)階段性投產(chǎn)是一份榮譽(yù)，更是一份直指心靈的饋贈。”昆柳龍直流工程技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)專家告訴記者。
“最強(qiáng)系統(tǒng)”
僅從技術(shù)角度來看，柔性直流技術(shù)并不是中國人首創(chuàng)的。但將柔性直流技術(shù)廣泛應(yīng)用于多端、特高壓、柔直電網(wǎng)等工程中，這確實(shí)是中國工程技術(shù)人員的貢獻(xiàn)。
經(jīng)過南方電網(wǎng)公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)的不懈努力，“最強(qiáng)心臟”“最強(qiáng)大腦”被連接在一起，形成了震驚業(yè)界的“最強(qiáng)系統(tǒng)”，特高壓多端柔性直流工程也由此成為南方電網(wǎng)公司整體技術(shù)能力的又一代表作。
“中國發(fā)展柔性直流技術(shù)大有可為。”李立浧認(rèn)為，南方電網(wǎng)公司有力推動了柔性直流技術(shù)進(jìn)步，夯實(shí)了電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)，這是中國電力人對世界電力技術(shù)發(fā)展作出的巨大貢獻(xiàn)。
在昆柳龍直流工程中采用混合直流技術(shù)，并非“為了第一而第一”。李立浧告訴記者，柔性直流技術(shù)確實(shí)可以有效提高電網(wǎng)運(yùn)行可控性，這一結(jié)論是經(jīng)過科學(xué)論證的。柔性直流技術(shù)能夠支持電網(wǎng)解決換相失敗等問題，讓復(fù)雜的電網(wǎng)變得更加可靠，支持西電東送直流輸電深入推進(jìn)。
“通過昆柳龍直流工程，南方電網(wǎng)構(gòu)建起世界上第一個由柔性直流和常規(guī)直流組成的多直流饋入電網(wǎng)系統(tǒng)。一旦常規(guī)直流線路發(fā)生故障，昆柳龍直流工程的柔性直流技術(shù)將同時提供有功及無功服務(wù)，不僅確保本身線路繼續(xù)可靠運(yùn)行，還能為常規(guī)直流提供‘無功補(bǔ)償’，扶它一把。”李立浧說。
不僅如此，昆柳龍直流工程還在世界上首次實(shí)現(xiàn)了交流故障下柔性直流穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到交流故障全穿越。
此外，昆柳龍直流工程還培養(yǎng)出一大批柔性直流技術(shù)人才，組成了強(qiáng)大的科學(xué)研究聯(lián)合體，并在特高壓柔性直流技術(shù)、多端混合直流系統(tǒng)等領(lǐng)域取得了一批世界級科研成果，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)技術(shù)的里程碑式突破。
“未來，柔性直流技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，可在海上風(fēng)電大規(guī)模并入電網(wǎng)等多個領(lǐng)域發(fā)揮所長。對柔性直流技術(shù)掌握得越深，對中國的電力技術(shù)發(fā)展越有利。”李立浧表示，隨著一個又一個柔性直流工程建成落地，柔性直流技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向了現(xiàn)實(shí)，中國在柔性直流技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒅鸩綄?shí)現(xiàn)世界領(lǐng)先。
