还记得

“张北的风，点亮北京的灯”

的故事吗？

此刻，

在张北一望无际的大草原上，

许多巨大的风力发电机叶片

正缓缓转动。

绿色电能

通过一张看不见的网

被源源不断送往北京，

点亮了首都的璀璨灯光。

这张网，

就是拥有12项世界第一的

±千伏张北柔性直流电网

试验示范工程

（简称“张北柔直工程”）。

这项工程到底有多牛？

柔性直流输电技术

是一项很先进的输电技术。

从“点对点”的

柔性直流输电技术，

到柔性直流电网，

中间走过了几十年，

中国完成了从跟跑到领跑。

年，

我国率先攻克了

三大技术难题，

建成了具有里程碑意义的

世界首个柔性直流电网工程

——张北柔直工程。

柔性直流电网是

中国原创、国际领先的

重大技术创新，

是破解新能源开发利用

世界难题的“中国方案”，

是国家电网公司构建新型电力系统、

践行“双碳”目标的重要行动。

▲张北柔直工程线路。

张北柔直工程打造了

世界首个四端环形柔性直流电网，

新建中都、康巴诺尔、阜康、延庆

4座±千伏换流站，

总换流容量万千瓦。

▲张北柔直工程±千伏中都换流站。

这项工程助力北京冬奥会

实现了奥运史上

首次全时段%“绿电”供应，

为解决新能源汇集与送出问题

树立了典范。

▲年北京冬奥会主会场被“绿电”点亮。

在全球装机规模最大的

抽水蓄能电站——

丰宁抽水蓄能电站

“削峰填谷”的配合下，

张北柔直工程平稳地

将“绿电”送到北京。

▲丰宁电站上水库。

然而，历史上，

柔性直流技术的发展，

并非一帆风顺。

以柔克刚

以柔克刚，

是中国的传统智慧。

中国电力人用这样的智慧

解决了

多年前爱迪生一直想解决的

大功率直流断开这个难题。

人们对于输电技术的

认识和研究始于直流。

年，历史上首次

远距离直流输电实验获得成功。

然而，

早期的直流输电存在

变压器变换困难、

功率难以提升、

发电机不易换向、

可用功率低等缺点。

后来，

交流输电技术日益成熟

并得到广泛应用。

我国第一个特高压试验示范工程

也是交流工程。

▲0千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程线路。

历史，总是螺旋式前进的。

随着技术的发展，

直流输电又重回舞台的中央。

20世纪50年代，

高压大容量的可控汞弧整流器

研制成功，

为高压直流输电的发展

创造了条件。

但是，年以前，

柔性直流输电技术一直掌握在

国际电力企业巨头手中。

这些国际企业

宁可不参与中国的

柔性直流输电工程，

也不愿意向中国

输出该技术和产品。

中国柔性直流输电工程

的技术研究与应用起步较晚，

但中国电力人憋着一口气，

他们日夜兼程，奋起直追！

年7月，

亚洲首个具有自主知识产权的

柔性直流工程——

上海南汇风电场

柔性直流输电工程投运。

▲上海南汇风电场柔性直流输电工程。

年7月，

世界首个五端柔直工程——

浙江舟山±千伏

五端柔性直流

科技示范工程正式投运，

标志着我国

在柔性直流输电技术领域

走在了世界前列。

▲浙江舟山±千伏五端柔性直流科技示范工程。

年12月，

福建厦门±千伏

柔性直流输电

科技示范工程正式投运，

刷新了电压等级和

输送容量的世界纪录。

这一工程标志着

我国全面掌握了

高压大容量柔性直流输电

关键技术和工程成套能力，

柔性直流输电技术

达到国际引领水平。

▲厦门±千伏柔性直流输电科技示范工程。

年6月29日，

张北柔直工程竣工投产。

▲张北风电场。

中国电力人首次突破了

柔性直流电网构建与

稳定控制的核心技术，

提出了柔直组网、

多点汇集、

多能互补的

直流电网拓扑和系统方案，

建立了

柔直电网稳定控制体系，

攻克了柔直电网功率盈余与

孤岛接入新能源的稳定控制等

技术难题，

成功实现了

世界首个直流电网的稳定运行。

张北柔直工程创造了这份

12项世界第一的榜单。

榜单上的每一项，

都是电力史上的一颗明珠，

其背后，

都饱含了中国电力人的

智慧和汗水，

都有着不平凡的故事。

创新创造

柔性直流输电技术的发展过程，

也是中国制造崛起的过程。

▲张北柔直工程变压器安装现场。

张北柔直工程

应用了我国自主研发的

世界上最高电压等级、

最大开断能力的直流断路器，

世界上最高电压等级、

最大换流容量的柔性直流换流阀，

世界上最大功率的

全控可关断器件等。

这项“中国方案”的

核心技术和关键设备均为

国际首创。

▲±千伏延庆换流站阀厅内的阀塔。

6年，

国家电网公司启动

柔性直流输电技术专项研究。

当时，外国专家曾说：

“这项技术，

中国人10年绝对干不出来。”

没有一份图纸、一张照片，

也没有任何学术文章可供参考，

10年，我们不但做出来了，

还达到了世界领先水平！

作为直流电和交流电

相互转换的桥梁，

柔性直流换流阀

被称为柔直工程的“心脏”，

是柔性直流项目中

技术含量最高、挑战最大的

主设备之一。

▲张北柔直工程换流阀安装现场。

画了数百张图纸，

提交了几十份报告，

开展数百次试验

研制换流阀样机，

经过多次迭代升级……

国家电网的研发人员

一路摸爬滚打，

成功研制出

±千伏/兆瓦级

柔性直流换流阀。

它的可靠性水平

超越国外同类产品，

总体技术性能达到

国际先进水平，

部分技术指标国际领先。

▲±千伏延庆换流站全站24座阀塔有个子模块、多个水管接头、1多个主通流回路接触面和根光纤。

绝缘栅双极型晶体管（IGBT），

是变流器的控制核心，

被称电力系统的“CPU”。

过去，

大功率IGBT器件被进口产品垄断。

在张北柔直工程中，

我国自主研制的

世界上最大功率

全控可关断器件——

4.5kV/3kA压接式IGBT器件，

实现大批量工程应用。

自主化芯片研制、

封装工艺和批量化生产应用

等方面的技术难题被攻克，

国产大功率IGBT器件

达到国际先进水平，

解决了柔性直流

“卡脖子”难题，

极大提升了

器件通流能力及可靠性。

▲负压耦合式直流断路器。

我国自主研制的世界首批千伏

混合式、负压耦合式和机械式

三种拓扑结构的直流断路器，

首次攻克了“大电流直流开断”

这一世界性难题，

解决了全控型电力电子器件

5倍电流关断、

毫秒级高速机械开关设计、

千伏高电位可靠供能装置等

系列技术问题，

具备3毫秒内开断高达25千安的

直流短路电流能力，

突破了直流组网的瓶颈，

实现了我国直流输电

从“线”到“网”的质变。

▲研发人员开展技术攻关。

一项项技术创新的背后，

又是多少个不眠之夜！

▲张北柔直工程送出线路作业现场。

除了技术装备，

围绕张北柔直工程，

中国电力在基础理论研究、

试验能力建设、

工程系统集成等方面，

都取得了一大批

国际领先的创新成果，

电力技术的整体水平得到提升。

▲国家电网仿真中心超算中心。

国家电网仿真中心

对张北柔直工程

进行了个工况、

8万余次仿真计算，

开展了工程并网特性、

运行方式安排、控制保护策略、

故障应对措施等全方位的

仿真分析和试验验证，

保障了工程顺利投产。

未来，我国

世界最高水平的柔性直流电网

试验和仿真条件，

将持续助力

柔性直流输电技术创新发展。

▲国家风光储输示范工程二期扩建工程现场。

张北柔直工程将一种全新的

新能源传输与消纳方式

从构想变为现实。

当我们回顾这项工程的时候，

看到的全是这些动词——

和这样的形容词——

内心充满了自豪感。

中国柔直技术

后发而先至，

其中饱含着中国智慧，

更体现了中国人的

志气、骨气、底气！

▲年9月28日，±千伏中都换流站首次年度检修现场。

如今，张北柔直工程

每年为我们带来

亿千瓦时的清洁电力，

相当于

北京市用电量的十分之一。

它不但把

国家风光储输示范工程的

清洁电送出，

而且惠及了张家口

座光伏扶贫电站

和10万户农村人口。

上下游产业链活力大增，

创造1万多直接就业岗位，

实现了

稳经济、惠民生、促发展。

刚柔并济，后发先至，

中国智慧，世界方案。

砥砺前行，未来可期！

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策划｜贺焕峰张云

撰稿责编｜师维艺

美编｜李洋张竞如

感谢｜国网经研院、国网冀北电力

图片来源｜王玲、李峥、邹明、王洋及电网头条

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