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柔直团队:以“刚”克“柔”创一流
来源:电工所 【字号:  

  柔性高压直流技术是智能电网高技术领域的前沿科技,也是全球学术界和工业界一致认可的大规模可再生能源发电及高效率输送、孤岛供电、城市配电网增容改造、交流电网异步互联等领域的首选技术。为了积极响应中国科学院办院方针“三个面向”和“四个率先”的号召,中国科学院电工研究所面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场,结合高压直流及高效电源变换领域的重点科技攻关工程,组织了一支年富力强的攻关团队,主动承担了全球首个多端柔性高压直流输电工程、世界容量最大的云南鲁西直流异步联网工程以及服务于一带一路国际能源变革论坛的多端口电能路由器等多项重大科研攻关任务,为我国高压大容量电力电子技术的发展做出了重要贡献。

  临危受命攻坚克难建成全球首个多端柔性高压直流输电工程

  2013年为攻克多端柔性直流输电这一世界难题,大力发展清洁能源,突破大型风电采用柔性多端直流输电接入电网的关键技术问题,提升我国柔性直流输电领域的核心装备研发和制造水平,实现成套设计的全面自主化。中科院电工所作为从事电气科学研究的唯一国立研究机构,在所长李耀华的指挥和部署下,电工研究所成立了由老党支书王平研究员带队、80后党员博士为骨干的柔性高压直流科研攻关团队,王平研究员为团队管理核心领导,李子欣研究员为技术核心领导,技术骨干由高范强、徐飞、楚遵方、赵聪以及硕士和博士研究生组成。团队组建初期,平均年龄不超过40岁,大部分都为所内毕业的优秀博士,大家多年来朝夕相处,协同攻关,逐渐凝练起一支能吃苦战斗、敢打硬仗、能打硬仗的青年骨干团队。

  

  电工所柔直团队迎难而上主动承担了±160kV/50MW青澳换流站的建设工作。实际上,在此之前,电工研究所研制的大容量电力电子变流器电压等级不超过±5kV,单台换流器中的功率半导体数量最多不超过30个,国内相关的科研单位及高技术企业也没有相关经验可以借鉴。而工程所需要的换流器电压高达±160kV,功率半导体数量高达1300多只,理论分析、系统优化、高性能控制及高可靠性设计面临着前所未有的挑战,这年轻的团队,面临的人才、队伍、组织和管理挑战也是前所未有。

  面对艰难险阻,柔直团队成员发扬了中科院人艰苦奋斗的传统精神,加班加点,从不懈怠,毫无怨言。团队成员克服了身体、家庭的重重困难,如期完成了青澳站换流器的攻关研制,突破了高压大容量柔性高压直流换流器的高精度仿真方法、高性能控制策略、换流阀多物理场一体化设计及优化技术、高可靠、高性能全数字控制保护系统技术等一系列成套关键技术,最终使得电工所成为国内唯一一家全面掌握柔性高压直流换流器成套设计技术及现场调试经验的科研机构。

  老党支书王平研究员年近六十,为了建设柔直工程,克服南方潮湿气候造成的身体不适,坚持奋斗在柔直技术攻关的第一线,带领团队攻克一个一个的困难。一次,由于调试任务十分急迫,王平研究员在工作现场坚守了48小时,饭只吃了两次,没睡一分钟觉,两眼通红。在一同调试的其他公司人员的极力劝说下,他才回到住宿地点。还有一次,在调试期间,王平研究员八十多岁的老母亲多次在北京生病住院,但是由于工程现场的调试任务紧急,作为柔直团队党支部书记和带头人,他无法离开调试现场,只能委托自己的家人代为照顾。自己一人时,王平研究员也曾多次落泪,但他仍然强忍思亲之情,坚持在工程现场的第一线。

  作为80后的年轻党员博士,李子欣研究员是柔直团队的中坚力量,凭借扎实的理论基础和技术创新精神,他带领柔直团队克服一个又一个技术难题。他提出的多项技术创新赢得了国内外同行的高度认可,2015年成为中国乃至亚洲首位荣获IEEE Richard M. Bass杰出青年电力电子工程师奖的科研人员,以表彰其在多电平变流器和电压源型高压直流输电换流器方面的贡献。李子欣研究员克服柔直调试过程中巨大的精神压力,始终奋斗在调试现场的第一线,北京、西安、广州、汕头连续出差数月,个人的婚姻大事也因此一拖再拖。

  柔直团队不光要克服技术上的难题,也要克服生活上的难题。由于科研攻关工期紧急,2013年的大年初六,队员们就全部从家中出发,直接赶往西安工作。2013年几乎没有放过一天假,更不论说周末休息。当时,研制现场硬件环境尚未建设完善,也没有食堂,又处于西安远郊,每天的餐食只能在路边席地而坐简单吃个外卖盒饭。

  西安的生产工作完成后,团队又赶往广东南澳岛,进行最后的安装和调试,将岛上的风电送到大陆。海岛上的调试环境更加艰苦,一日三餐都是在临时搭建的流动食堂里凑合的。岛上物资匮乏,所有基建材料都需要由大陆经过海轮运输至岛,换流器厂房建设滞后,团队成员没有地方休息,如果实在太累只能睡在调试厂房地板、路边马路牙子,太冷的天气只能睡在纸箱中。由于南澳岛环境潮湿,柔直团队的很多队员出现了身体不适。高范强博士、楚遵方博士皮肤红肿,多次前往工程现场的乡村医院就诊,依然不见康复。但是,他们都始终坚持在工作岗位上,最长的连续加夜班时间达到了53天。

  技术的难关、紧张的工期、身体的病痛、家庭的困难,给柔直团队带来了种种巨大的压力,但是他们从没说过一句怨言,而是彼此鼓励,相互支持。因为他们知道,他们的工作不仅仅是一份工作,而是为中科院、为国家的高技术进步在做贡献。

  在工程调试现场,其他单位的调试人员都是来自国内电气领域的高技术公司,只有柔直团队属于科研机构。但是,这些“文弱书生”用自己的实际行动令所有人刮目相看。每次看到他们,大家都由衷地称赞:“不愧为中科院的‘科学家’,不但技术牛,还能够吃苦耐劳!”每当听到这些话时,队员们顿时感到自己的辛苦和劳累都不算什么,中科院人能够获得大家的认可,就是最大的动力。

  201312中央电视台报道了全球首个多端柔性直流输电工程成功投运,为我国风能消纳做出巨大的贡献。

  再接再厉完成世界容量最大的云南鲁西直流异步联网工程

  2015年,为有效化解交直流功率转移引起的电网安全稳定问题、简化复杂故障下电网安全稳定控制策略、避免大面积停电风险,大幅度提高电网主网架的安全供电可靠性,中科院电工所柔直团队再次踏上征程,建设世界上电压最高、容量最大的柔直工程——云南电网与南网主网鲁西背靠背直流异步联网工程。

  该工程首次采用大容量柔直与常规直流组合模式的背靠背直流工程,柔直单元容量达1000兆瓦,直流电压达±350千伏,电压等级和容量均为世界最高水平。从±160kV±350kV,从50MW1000MW,从数千支半导体器件的控制到数万支半导体器件的控制,设计难度成倍增长。电工所柔直团队不畏艰难,日夜奋战,突破一个又一个世界性的技术难题。工程调试期间,电工所长李耀华和党委书记张福宽亲赴现场,李耀华所长与柔直团队共同研究遇到的技术问题,分析解决方案;张福宽书记从生活、工作的各个方面了解团队的困难,消除大家的后顾之忧。通过自主研发,电工所柔直团队与兄弟单位一同协力合作,在我国柔性直流输电领域建立了一整套具有自主知识产权的技术规范和标准,在高电压大容量柔性直流输电领域达到世界领先水平。

  鲁西工程位于云南鲁西村一个偏远的山沟中,电工所柔直团队克服世界级技术难题的同时也要克服生活上的难题,为了避免工程调试对大电网的影响工程实验经常安排在夜晚,大家毫无怨言,顶着巨大的压力超负荷工作。在云南鲁西柔直工程调试期间,党员徐飞博士负责柔直换流阀控制保护系统的现场调试工作。对于如此大型的电力重点工程,徐飞博士以认真负责的使命感连续加班调试,终于在201688日柔直团队负责调试的广西侧±350kV/1000MW柔直换流器一次解锁成功,整个柔直团队沉浸在欢乐的气氛中。而徐飞博士连续数月的压力也如释重负,在回住宿地点的路上突然瘫倒在地,浑身虚汗,休克不省人事。万幸的是,徐飞博士身体没有出现大碍,经过一晚休息,第二天又立刻投入到了紧张的调试工作中。

  

  2016630日,工程终于顺利建成并投入运行,当天晚上中央电视台新闻联播向全世界宣布世界最高电压最大容量柔直工程成功投运,其中也凝聚了多少电工所柔直人的智慧和辛勤汗水。

  永远在路上 服务“一带一路能源会议”电能路由器工程

  能源资源合作是“一带一路”建设的重中之重。国家能源局拟于20181018日在江苏苏州主办“一带一路”能源部长会议,国家电网公司与苏州市政府签订合作协议,提出率先在同里古镇建设同里综合能源服务中心,建设并展示一批世界级能源创新项目,该项目在向全世界展示中国在智能配电网领域的装备制造和研发水平。

  多端口电能路由器,又称电力电子变压器、微网路由器,能够实现分布式可再生能源安全接入、灵活组网,减少电能变换环节并增强配电网可控能力,是未来配电网走向智能化的核心设备。柔直团队在接到电能路由器研发任务时,距离“一带一路能源会议”的召开仅剩不到半年时间,时间紧、任务重,起初团队内所有人都认为这几乎是不可能完成的任务。面对这样的压力,柔直团队又一次迎难而上,一次设备与二次设备的研发同时进行,在天津完成了二次控保设备的调试与测试,在西安完成了一次设备的测试。

  所有设备运往苏州后,距离“一带一路能源会议”的召开仅剩不到两周时间,仅仅经过3天的调试,电能路由器即成功并网运行,成为苏州同里新能源配网示范区的最大亮点,也向前来参观的各国能源部长展示了中国在智能配电网领域强大的研发和制造能力。 

  国家的需求在哪里,柔直团队的身影就出现在哪里。团队将始终坚守新时代国家战略科技力量的使命担当,不忘初心,勇攀高峰,为建设创新型国家和世界科技强国做出中科院人应有的贡献。

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