你了解用風點亮燈的故事嗎?
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。
如何馴服風光能源這匹野馬,讓風光綠能大顯身手,從能源舞臺的配角變為主角,成為保障國家經濟社會健康發展的強大支撐,是立足新發展階段,貫徹新發展理念,構建新發展格局面臨的一個重大戰略問題。
有這樣一個團隊,短短幾年時間,他們突破一個個世界級難題,創造一項項世界第一。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,是國網經濟技術研究院有限公司直流技術攻關團隊。他們,被稱作馴服風光野馬的“追風人”。
攻下一個個世界難題,徹底擺脫“洋拐棍”
綠色、低碳是中國能源的發展方向,而服務新能源大規模開發利用,正是柔性直流輸電技術的優勢所在。
國網經研院作為國家電網的技術支撐單位,多年前就意識到柔性直流輸電對新能源匯集送出的重要性。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驗,國外相關核心技術又嚴加封鎖。“在接到項目任務時,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。”國網經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。帶著一股開拓創新、永不服輸的拼勁,他們開始了披荊斬棘的闖關之旅。
柔性直流系統設計的第一步是確定主接線,這是系統設計的“綱”和“領”:確定系統采用哪些主要設備,這些設備怎么布置、怎么配合,如同家里裝修要先畫好電路圖,確定開關、插座、照明等的位置,才能保證所有電器的用電安全和正常工作。
舟山工程是國家電網第一個商業化的柔性直流工程,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,有的總結以前常規工程的設計經驗,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。他們曾提出幾十種方案,但經過反復仿真分析,都滿足不了五端直流安全穩定運行的要求。
只好全部推倒,從頭再來。
經過數月的閉關修煉,世界首個五端柔性直流工程主接線終于完成,徹底打破未來可能的外方知識產權限制,完全做到自主化設計。
舟山工程后,他們又攻下供電可靠性要求更高的廈門工程。“現在,外方為了提高工程可靠性,反而模仿起中國方案。我們的身份也實現了從學生到老師的華麗轉變。”樂波說。
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”,實現了柔性直流輸電技術領域的“彎道超車”和“中國引領”。
不設權威自由發揮鼓勵原創,創造12項世界第一
2020年6月29日,張北柔性直流電網工程竣工投產,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。”樂波說,張北工程采用我國原創、世界領先的柔性直流電網新技術,把過去不可控的風能變為可控優質電能。“工程創造了12項世界第一,提出了破解新能源大規模開發利用世界級難題的中國方案。”
12項沉甸甸的世界第一,凝聚著科研人員克服重重困難、戰勝層層挑戰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安全的新設備、新技術。“直流電網設計的難點在于要應對不經常發生的嚴重故障,解決這個問題,就必須找到能確保電網安全的速效救心丸。”團隊技術骨干李探博士說。
李探一畢業,就和團隊一頭扎入柔性直流電網的資料堆,從查公式、編程序開始,一晃就是5年。研發之初,由于相關技術在世界范圍內都處于完全空白狀態,沒有任何經驗可供借鑒,團隊只能從零開始。然而正是這張白紙,給年輕的科研人員們提供了從理論到實踐的廣闊舞臺。
不設權威、自由發揮、鼓勵原創是團隊組建時確定的工作原則。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。經歷了數月“白加黑”“5+2”的鏖戰,終于實現了“首臺套”直流斷路器和交流耗能裝置的重大技術突破。(下轉第二版)
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