柔性直流輸電技術首出國門進軍歐洲高端市場
6月13日，國家電網公司宣佈，全球能源互聯網研究院自主研發的柔性直流輸電技術成功中標英國設得蘭（Shetland）柔性直流輸電工程。該工程由聯研院作為技術提供方，南瑞集團作為換流站供貨商，英國國家電網公司（National Grid，NG）作為工程總包方。該項目是我國柔性直流輸電技術走向國際的第一個項目，是我國高端輸電技術具備國際競爭力的重要體現。
設得蘭工程用於解決位於蘇格蘭北部設得蘭島的可靠供電問題，直流電壓±88千伏，輸電容量67兆瓦，輸電距離250千米，計劃2020年年底投運。
自2006年起，國家電網公司開始從事柔性直流輸電相關技術研發，依託上海南匯風電場工程等多個國內項目，以及國際電工委員會（IEC）、國際大電網會議組織、英國工程技術學會（IET）、國際電氣電子工程師學會等國際學術組織和國際會議上的技術交流，樹立了良好的國際學術品牌。2008年，歐洲制定了以柔性直流為基礎的“超級電網”發展規劃，國際柔性直流輸電技術和工程迎來重要的發展機遇。通過前期大量鋪墊，國外專家和業主對國家電網公司自主研發的柔性直流技術有了較高程度的瞭解和認可，並多次來到大功率電力電子實驗室、直流仿真中心和上海南匯工程現場參觀考察。2013年，聯研院團隊代表國家電網公司參與投標，首次獲得歐美國家柔性直流工程的投標資質，成為國內首個也是迄今唯一一個獲得工程正式投標資格的團隊。
在設得蘭項目之前，國家電網公司還成為英法互聯Channel Cable柔性直流工程唯一入選的換流站技術合作夥伴（目前該工程尚未啟動建設）。設得蘭項目的中標充分表明，公司的柔性直流輸電技術已經得到歐洲高端市場用戶的信任與認可，這也是公司高端直流裝備首次進入歐美髮達國家市場。未來，公司將緊緊抓住歐美髮達國家能源結構調整和電網升級改造的歷史機遇，繼續積極開展海外佈局，紮實做好科研技術攻關，推動我國電力高端裝備進軍國際市場，為“中國製造2025”規劃實施提供有力的支撐。
走出國門的柔直輸電技術
用於柔性直流換流閥研發的大功率電力電子實驗室。
6月13日，國家電網公司宣佈，由全球能源互聯網研究院（以下簡稱聯研院）和南瑞集團組成的聯合工作組，在英國設得蘭柔性直流輸電工程換流站建設項目（以下簡稱設得蘭項目）競標中中標。該項目是國家電網公司柔性直流輸電技術走向國際的第一個項目，是公司高端輸電技術擁有國際競爭力的重要體現。
柔直技術的國際競爭力
設得蘭島位於蘇格蘭最北部200多公里的海上。負責為該島供電的勒威克（Lerwick）發電廠將在2019年完成服役年限，為了保障島上電力可靠供應，蘇格蘭配電公司提出設得蘭項目。
參與設得蘭項目競標的四家公司，只有英國國家電網提供了以柔性直流輸電向島嶼供電的方案，其餘競標方方案均為在本地新建發電廠。兩種不同的方案數量1:3，柔性直流輸電方案卻勝出，這是因為柔性直流輸電具有可向無源電網供電、電壓無功調節靈活快速等技術優勢，非常適合於偏遠海島供電。同時，柔性直流輸電在應對可再生能源發電間歇性帶來的電網擾動等方面也具有出色表現，廣泛適用於大規模可再生能源併網、大型城市供電等場合。在可再生能源發電比例日益增加的趨勢下，歐美髮達國家將其作為未來輸電網建設的重要技術選擇。
歐洲2008年為實現風電及其他可再生能源發電大範圍傳輸和分配，解決大規模風電接入電網挑戰提出的“超級電網”規劃也將目光放在了柔性直流輸電技術上。設得蘭項目對於柔直輸電技術的青睞也正是基於這樣的發展背景。
“柔性直流相當於在電網接入了一個閥門和電源，可以有效地控制其上通過的電能，隔離電網故障的擴散，而且還能根據電網需求，快速、靈活、可調地發出或者吸收一部分能量，從而優化電網的潮流分佈、增強電網穩定性、提升電網的智能化和可控性。與傳統直流相比，柔性直流的優勢主要體現在孤島供電、多端互聯、無功功率控制等方面。與交流輸電相比，柔性直流的優勢主要體現在長距離輸電、可再生能源消納、異步聯網等方面。”聯研院直流所所長賀之淵表示。
拿下設得蘭項目，聯研院柔性直流輸電研發團隊最為開心：“8年前，我們就想著能夠拿一些國際直流項目，不過那會兒我們的綜合實力在國際上並沒有很強的競爭力，且技術品牌也沒有打響，國際項目在大家眼裡都是可望不可及的。現在中標設得蘭項目，說明國家電網公司自主研發的柔直技術完全具備了國際競爭力。”
真正實現了國際引領
2006年，國家電網公司啟動了柔性直流輸電技術專項研究，並制定了《柔性直流輸電關鍵技術研究框架》。團隊的前身——中國電科院直流輸電工程技術研究所，與西門子、ABB等國際知名公司同步起跑，開展新一代模塊多電平柔性直流輸電技術的攻關。這也是國內首次針對柔性直流輸電技術開展的系統、全面的研究。
“柔直輸電技術是真正意義上的自主研發，我們一切從零開始，所以在技術專利方面也格外完整。當時全球只有ABB一家有實際工程應用經驗，且採用的是傳統的類似高壓變頻器的技術路線，可供借鑑的經驗幾乎沒有。”賀之淵表示，經過2006～2008年的基礎研究，在國內首次建立了柔性直流輸電的基礎理論體系，2008～2010年，團隊從解決高壓大容量的新技術路線著手，掌握了最先進的模塊化多電平柔性直流系統的工作機理、設計、研製和試驗方法，並完成了核心設備研製。
厚積薄發，5年後，全新的柔直技術開始投入工程運用。
2011年7月，上海南匯柔直示範工程正式投運，採用的正是模塊化多電平柔性直流技術，國家電網公司也成了繼ABB、西門子之後世界第三傢俱備柔直成套設備研發和工程實施能力的企業。
2013年，國家電網公司挑戰當時電壓等級最高、容量最大的±320千伏/1000兆瓦柔性直流換流閥設備，將柔性直流額定電壓、容量推向當時全球柔直技術的頂峰，並通過該項目掌握了高壓大容量柔直換流閥系列關鍵技術，全面超越國外同類產品，市場競爭力和國際影響力大幅提升。國際權威認證機構挪威船級社在其官方網站上公開表示：“這個（柔性直流換流閥）打破電壓和容量水平世界紀錄，標誌著模塊化多電平柔性直流輸電技取得了重大成功。換流閥型式試驗的順利通過，是超級電網發展歷程中一個重要里程碑。”
“從該項目開始，我們的柔性直流設備已經全面超越國外同類產品。”團隊成員在接受採訪時紛紛這樣表示，自豪之感溢於言表。
一年一個臺階，這些項目的完成產生了廣泛的國際影響力。2013年，團隊首次獲得了歐美國家柔性直流工程的投標資質，為國家電網公司斬獲國際項目打下了堅實的基礎。
為了進一步提升公司柔性直流技術的國際品牌建設和國際市場開拓能力，公司黨組決定規劃建設備受廈門±320千伏/1000兆瓦柔性直流輸電工程。該工程在電壓等級和輸送容量上雙雙創下國際之最，也是世界上首個採用雙極拓撲的柔性直流輸電工程。
“廈門項目對於我們在歐洲市場的開拓幫助最直接也最明顯。英國國家電網公司等歐洲業主就是在看過了廈門項目之後，對我們的柔直技術充滿信心。”賀之淵表示，“可以說廈門項目之後，我國的柔性直流輸電技術真正實現了國際引領。”
多個國內項目的影響力逐步積累滲透到了國際市場。從2014年開始，國家電網公司頻頻獲得英、法、美等多個歐美國家的直流工程投標資質。
在國際市場樹立金字招牌
團隊成員得到了國際電氣電子工程師學會（IEEE）電力電子委員會主席杜山（Dushan）教授、國際大電網會議組織電力電子與直流輸電專委會前任主席馬西奧·塞茨特曼（Marcio Szechtman）博士、布雅尼·安德森（Bjarne Andersen）博士等國際著名專家的一致認可，並被他們推薦或受邀參加了國際電氣電子工程師學會電力電子分會（PELS）大會、國際大電網會議組織高壓直流和電力電子專委會（B4）年會、國際電力交流組織（IERE）年會等大量國際學術會議，向世界範圍內的專家和學者介紹取得的成果並深入開展技術交流，大幅度增強了團隊在國際上的影響力。
同時，團隊還針對作為電力電子裝備研發重要基礎的仿真和試驗能力開展了自主化研發，並建成了世界上參數最高、規模最大、功能最齊全的大功率電力電子裝備試驗室，以及世界上首個柔性直流輸電和直流電網數字—模擬混合仿真實驗室，受到了國內外來訪專家的一致讚譽，並多次在國際會議上受邀進行了介紹。2016年，試驗室承接了西門子公司在德國生產的巴西特高壓直流工程換流閥試驗，真正具備了國際影響力。通過學術上的廣泛交流和工程上的全面實踐，國家電網公司的柔直技術品牌在國際上知名度不斷提升。英國國家電網公司也是因為全方位信任團隊和國家電網公司的技術品牌，在西門子、阿爾斯通等跨國公司同時參與競爭的情況下，最終還是選擇聯合工作組作為唯一換流站合作伙伴。
從2015年英國國家電網公司作為設得蘭柔直輸電工程EPC總包商開始，到最終項目投標工作完成，聯合工作組多次組隊前往英國參加英國國家電網公司和工程業主組織的項目聯絡會、設計澄清會、集中工作會，加上同時期在國際大電網會議組織、國際電氣電子工程師學會等國際學術會議上的技術交流，位於柏林的聯研院歐洲院具有能夠及時提供技術需求響應的地緣優勢，極大增強了英國國家電網公司對於國家電網公司技術和工程實力的信心。
“除了嚴格的招標要求，歐洲還有著複雜的本土化用工規定。這也是為什麼歐洲市場遲遲難以突破的原因之一。ABB、西門子等跨國大公司在歐洲經營多年，都有一套完整的本土施工團隊。”一直從事國際市場開拓業務的聯研院知識產權運營中心副主任廖敏表示。
現在，這種狀況正隨著國家電網公司柔直技術品牌的影響力的提升逐步改變。目前已經有英國、西班牙等一些本土施工團隊與國家電網公司項目組組成聯合體，參與到多個國際項目的競標中。
從技術研發到品牌形成，國家電網公司用長達十年的時間，在國際市場樹立起了柔性直流輸電技術的金字招牌，這也成為此次設得蘭項目中標的關鍵。經過十多年的自主創新，國家電網公司已經掌握了柔直輸電運行機理、換流閥設備、控制保護、仿真試驗、系統調試等全系列關鍵技術，獲得了業界一致認可。
未來，歐洲市場將進入持續穩定增長階段。歐洲按照超級電網的規劃設計，現如已經在英國東部海域、挪威西部海域、德國北海和本土等區域開展大量柔性直流輸電工程建設。而國家電網自主研發的柔直技術和工程應用成果，在這輪電網項目建設過程中，也得到了法國RTE等歐美電網公司的密切關注。
“所以，設得蘭項目僅僅是個開始。”廖敏笑著說。
閱讀更多 國家電網 的文章
