國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)“柔性直流組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、成套裝備和工程應(yīng)用”：“從0到1”創(chuàng)新領(lǐng)跑

7月8日，國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)、中國科協(xié)第十一次全國代表大會(huì)在京召開，2025年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)揭曉。國家電網(wǎng)公司牽頭完成的“柔性直流組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、成套裝備和工程應(yīng)用”獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

從原始創(chuàng)新到示范落地，公司推動(dòng)柔性直流組網(wǎng)技術(shù)走出了一條自主創(chuàng)新之路，項(xiàng)目成果為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供核心技術(shù)支撐，帶動(dòng)國產(chǎn)高端電力裝備與成套技術(shù)走向國際市場(chǎng)。

▲張北柔性直流電網(wǎng)工程換流站

自主創(chuàng)新填補(bǔ)柔性直流組網(wǎng)技術(shù)空白

柔性直流技術(shù)被譽(yù)為破解新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納難題的“金鑰匙”。然而配置出這把“金鑰匙”卻并不簡(jiǎn)單。

柔性直流技術(shù)在大規(guī)模可再生能源送出等場(chǎng)景的工業(yè)化應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)，組網(wǎng)技術(shù)空白是其中之一：不能自由組網(wǎng)限制了多能互補(bǔ)、時(shí)空互補(bǔ)和源網(wǎng)荷協(xié)同的空間，難以平抑新能源波動(dòng)性，支撐大規(guī)模開發(fā)。

柔性直流組網(wǎng)是繼交流、常規(guī)直流之后的新一代輸電技術(shù)，控制方式由不控、半控到全控發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。面對(duì)國內(nèi)外毫無借鑒經(jīng)驗(yàn)的“無人區(qū)”，公司攻關(guān)團(tuán)隊(duì)迎難而上，揭示了多換流器直流組網(wǎng)、交直流網(wǎng)絡(luò)耦合多層級(jí)內(nèi)在機(jī)理，創(chuàng)建了柔性直流組網(wǎng)基礎(chǔ)理論體系。

▲柔性直流組網(wǎng)換流閥

依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目，公司歷時(shí)20年完成“從0到1”的原始創(chuàng)新，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)突破層層技術(shù)壁壘，創(chuàng)建了柔性直流組網(wǎng)基礎(chǔ)理論體系，提出柔性直流組網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建方法，攻克了柔性直流組網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)，突破了柔性直流組網(wǎng)裝備集成技術(shù)，首次構(gòu)建了完備的柔性直流組網(wǎng)工程技術(shù)體系。

如今，柔性直流組網(wǎng)已經(jīng)成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心要素，是大力發(fā)展新能源、保障國家能源安全的戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)。依托項(xiàng)目成果，公司建成多個(gè)重大工程，為建設(shè)新型電力系統(tǒng)提供重大技術(shù)支撐。

二十年磨一劍攻克世界級(jí)難題

推動(dòng)柔性直流組網(wǎng)技術(shù)從基礎(chǔ)理論走向工程應(yīng)用，公司所屬國網(wǎng)經(jīng)研院、中國電科院等核心技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)，向更高電壓、更大容量、更復(fù)雜電網(wǎng)形態(tài)發(fā)起了一輪又一輪攻堅(jiān)。

▲柔性直流組網(wǎng)換流變壓器

張北地區(qū)風(fēng)、光資源富集但電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，新能源消納困難，如何實(shí)現(xiàn)柔性直流組網(wǎng)4個(gè)換流站“口”字形互聯(lián)，確保上千種運(yùn)行方式、上萬種運(yùn)行工況的安全穩(wěn)定，成為又一道考題。

攻關(guān)的日子里，國網(wǎng)經(jīng)研院團(tuán)隊(duì)成員在上萬種運(yùn)行工況中反復(fù)推演、逐項(xiàng)驗(yàn)證，歷經(jīng)一次次系統(tǒng)仿真與方案修正，最終形成柔性直流高效組網(wǎng)方案，并提出“網(wǎng)-站-極”多層級(jí)控制和超高速保護(hù)技術(shù)。團(tuán)隊(duì)還攻克了大規(guī)模新能源與柔性直流電網(wǎng)交互技術(shù)，提出寬頻振蕩精準(zhǔn)抑制策略，構(gòu)建了全球首套柔性直流電網(wǎng)全套工程設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、調(diào)試技術(shù)體系。

2020年，世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程——張北直流電網(wǎng)工程建成投運(yùn)，創(chuàng)新建立了風(fēng)-光-水等多種能源形態(tài)時(shí)空互補(bǔ)的組網(wǎng)形態(tài)，將張北新能源基地、豐寧儲(chǔ)能基地與北京負(fù)荷中心相連，在京津冀地區(qū)架起一條“綠電高速路”。張北的風(fēng)光綠電直送北京，年輸送清潔電能逾140億千瓦時(shí)，相當(dāng)于北京年用電量的十分之一。

勇于創(chuàng)新，不斷攀登。從技術(shù)上零的突破，到設(shè)備打破世界紀(jì)錄，再到張北等重大工程的成功投運(yùn)，我國柔性直流組網(wǎng)技術(shù)一步一個(gè)腳印，實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的跨越。

帶動(dòng)中國電力裝備和技術(shù)“出海”

在國內(nèi)，以一批重大工程為實(shí)踐載體，公司依托“柔性直流組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、成套裝備和工程應(yīng)用”項(xiàng)目成果，主導(dǎo)培育形成了自主可控的全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成套裝備、核心器件、基礎(chǔ)原材料一體化全覆蓋。

▲工作人員對(duì)BorWin6工程使用的緊湊型裝備進(jìn)行型式試驗(yàn)前檢查

“柔性直流組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、成套裝備和工程應(yīng)用”項(xiàng)目成果在國內(nèi)逐漸發(fā)展成熟，也為國產(chǎn)高端電力裝備與成套技術(shù)的“出海”奠定了良好基礎(chǔ)。2022年，公司中標(biāo)德國BorWin6海上風(fēng)電柔直工程項(xiàng)目，推動(dòng)我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柔性直流輸電技術(shù)和直流換流閥等高端電氣設(shè)備首次進(jìn)入發(fā)達(dá)國家市場(chǎng)。公司柔性直流技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)海上運(yùn)輸應(yīng)用場(chǎng)景，打造了既輕盈又堅(jiān)強(qiáng)的緊湊型裝備；面對(duì)“構(gòu)網(wǎng)控制”的新需求，提出了基于直流電壓虛擬同步的控制策略；遭遇跨國企業(yè)嚴(yán)密的知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘，團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，創(chuàng)新技術(shù)路線，自主研發(fā)了混合式直流耗能裝置。

2024年，公司所屬中國電力技術(shù)裝備有限公司與沙特國家電力公司正式簽訂沙特中部—西部和中部—南部±500千伏柔性直流換流站項(xiàng)目總承包合同。工程建設(shè)采用我國成套設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵核心裝備，推動(dòng)中國半導(dǎo)體器件、高端電工裝備等產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、裝備、服務(wù)一體化“走出去”。

科技是國家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂。從破解新能源并網(wǎng)的世界難題，到讓中國高端裝備挺進(jìn)發(fā)達(dá)國家市場(chǎng)，公司科技工作者用堅(jiān)守與執(zhí)著，攻克了一道道柔性直流組網(wǎng)的世界級(jí)難題。面向未來，這支隊(duì)伍將矢志創(chuàng)新、勇攀高峰，為保障國家能源安全、加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)更大力量。

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