深圳中部换流站鸟瞰示意图。南方电网公司供图
南方电网公司科研人员在海拔高达3400米的云南迪庆香格里拉红坡村开展放电试验。
南网科研院供图
2024年6月，在藏粤直流工程云南段，南方电网超高压公司大理局技术人员在无人区开展线路踏勘。胡宗华 摄
展开剩余90%3月15日，南网超高压公司大理局运维人员和设计院作业人员在云南省大理州洱源县开展藏粤直流工程线路终勘工作。符远征 摄
3月9日，南网超高压公司大理局运维人员和设计院作业人员在云南省怒江州贡山县开展藏粤直流工程线路终勘工作。胡宗华 摄
这是电力史上前所未有的壮举，也是世界上投资规模最大的柔性直流输电工程。
跨越山和大海，也跨过人山人海，从西藏到广东，穿越超高海拔、雪山冻土和无人区，穿过繁华的都市，一条横贯中国的电力大通道——藏粤直流工程，9月16日正式宣布开建！
●南方日报记者 刘倩
雪山连灯火
两年勘探为世纪工程开路
7.5公里，29天。这是藏粤直流工程云南段最早开始踏勘的一段线路，也是难度最大的一段线路。
藏粤直流工程是我国首个跨过青藏高原、云贵高原和华南丘陵三级地理阶梯的特高压工程，从西藏察瓦龙到广东珠三角，翻雪山、穿峡谷，把青藏高原的光与水等清洁能源，送到岭南的“世界工厂”。
其中的怒江大峡谷位于滇藏交界地，是这条“电力天路”踏进云南的第一站，周围群山平均海拔超过2000米，山高谷深，一年里大雪封山四个月，属于真正的“无人区”。穿越这片“无人区”，需要考虑到生态、地形、土质等各种复杂情况，开展项目前期的工程踏勘。
2023年6月8日，高山积雪初融，南方电网高压大理局基建部的徐武辉接到任务：进怒江大峡谷，为藏粤直流工程云南段第一座塔基“踩点”。带着可研、设计、测量、环保等专业技术人员10人，徐武辉从腊嘎共包山山脚下秋那桶村钻进了没有路的山里，靠当地村民带着砍刀、背着背篓开路，从山脚下一路往上爬。
徐武辉告诉记者，山路陡峭，很多地方需要用到绳索，一边拉一边走。在山上，倾盆的雨水把方便面也变成了面糊；踏勘到4100米峰顶，暴雨夹冰雹砸得仪器“抬不起头”；营地的不远处，甚至还碰到过熊，“那一个月过的就是野人一样的日子，下山的时候都认不出自己来了。”徐武辉如今笑着回忆。
2023年7月6日，队员们终于把最后一份岩芯装进密封袋，标记编号“N7”。7.5公里线路、21基铁塔的踏勘工作量，放在平常的工作环境中，3—5天就可以全部完成。但这次，这支队伍足足花了29天。通过地质条件、地灾评估、环保复核，队伍共采集原始数据1.5万个，为后续索道架设、施工平台搭建、张牵场选址等收集矢量数据，给林地调规、专题报告编制提供了详实的数据支撑，同时也为工程投资建设提供依据。
下山路上，徐武辉回头望，无人区的雪山云雾翻涌，像一条白色哈达。“我们把光送向远方，雪山把灯火留给我们。”徐武辉在笔记本上写下这样一行字，悄悄地把微信昵称改为“4100”。
2025年，历经电力工作者多次实地踏勘，藏粤直流工程在云南、广西、广东规划设计的4300多基铁塔全部完成最终勘定。地图上密密麻麻的坐标点位，将在未来几年“种”下巍巍铁塔，通过电力银线，跨越千里送电。
点亮科技树
占据国际电力工业领域制高点
藏粤直流工程创下了多项世界之最——这是目前世界上输电能力最强、技术水平最先进、投资规模最大的柔性直流输电工程。
但也毫无疑问，这一项超过2600公里的超远距离特高压柔性直流工程，输电容量大、输电端数多、输电距离远，要面对叠加复杂交流大电网和超高比例电力电子系统场景，电力送出工程面临一系列难题。
在云南迪庆，为了摸清楚电场的“脾气”，科研人员需要在3000米以上海拔的长空气间隙放电真型试验。高海拔地区的自然条件给试验带来了难以想象的困难。氧气含量低、昼夜温差大、紫外线强、风速考验，加上试验窗口期短、数据要求高，南网科研院党委成立南网科研院攻关团队在这样的环境下累计开展并完成棒板、球板、均压环对地等试验项目23大类、114组试验、冲击放电3000余次，获得了宝贵的高海拔放电硬核试验数据。
在广东东莞，中国散裂中子源靶站大厅。一群平均年龄30岁左右的年轻科学家，全神贯注地投入到大气中子加速辐照实验中。我国西藏地区平均海拔普遍较高，宇宙射线大气中子通量可达到平原地区的20倍以上，如果继续采用平原地区的工作电压，运行中的功率器件就可能受到宇宙射线大气中子的辐射影响发生功能失效问题。然而，国内外相关数据却比较匮乏。这一知识空白无疑给藏粤直流工程的设计与建设带来了巨大挑战。
为此，南网科研院派出科研人员多次前往东莞中国散裂中子源开展大气中子加速辐照试验。“我们利用国家大科学装置——散裂中子源中的大气中子加速辐照试验平台，加速模拟宇宙射线进入大气层后产生的大气中子辐照环境，使换流阀核心功率器件在几个小时的内辐照到数十年的中子计量，快速模拟它们在高海拔环境下的运行状态。”南网科研院团队骨干杨柳说。
实验室中，团队成功验证了高海拔大气中子导致的功率器件随机失效率增加的现象，为藏粤直流工程中高海拔柔性直流换流阀设计提供了宝贵数据和重要指导。
这样的场景，发生在藏粤直流开工前的沿线各地，项目团队最终成功攻克了直流设备制造、外绝缘、空气净距、电磁环境等领域的一系列关键核心技术，在世界上首次实现千万千瓦级超远距离多端柔性直流交直流故障穿越等多个突破，推动大功率半导体器件、大容量换流阀、换流变压器等全套特高压核心装备首次进入4000多米超高海拔，进一步扩大我国在电力领域的国际领先优势。
“要以科技创新引领藏粤直流工程建设，占领特大型电网和特高压直流新技术的制高点，回答好能源电力充足供应和绿色低碳发展的时代考题。”中国工程院院士、中国南方电网有限责任公司首席科学家饶宏说。
打通大循环
大电网时代拉开序幕
“藏粤直流开工建设，西部的清洁能源将以更大规模持续输送到粤港澳大湾区、海南自贸港等负荷中心。”中国南方电网公司董事长、党组书记孟振平表示。
近年，我国风光装机容量历史性超过火电，新能源的“半壁江山”下，大电网时代已经正式拉开帷幕。
电力王国正重新织就经纬，作为目前世界上输电能力最强、技术水平最先进、投资规模最大的柔性直流输电工程，藏粤直流工程的建设不仅将进一步优化全国生产力布局，推动区域协调发展，还将为我国新型能源体系的构建注入强大动力。
从经济地理角度来看，我国能源资源与需求呈现出明显的逆向分布特点，能源输送总体维持自西向东、自北向南的基本格局。西藏是我国重要的清洁能源基地，拥有丰富的水电资源和新能源。而粤港澳大湾区则是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一，同时也是重要的用电负荷中心。
依托藏粤直流工程这条绿电输送“大动脉”，西藏的清洁能源将直达大湾区。根据规划，配套电源全部建成投产后，藏粤直流工程每年将输送430亿千瓦时的清洁能源，可提升广东省可再生能源电力消纳责任权重3.8个百分点，为广州、深圳两座超大城市各增加供电能力500万千瓦，为粤港澳大湾区提供强有力的清洁电力支撑。
更重要的是，在未来，藏粤直流工程将为后续藏东南地区水电及大规模新能源开发和外送奠定坚实基础，进一步畅通全国能源电力大循环。
此外，藏粤直流工程也是我国首个跨经营区的特高压直流输电工程。该工程的建设推动了中国南方电网有限责任公司和国家电网有限公司签署了《跨经营区直流输电工程战略框架合作协议》，对统筹优化全国能源电力资源配置，实现两大电网优势互补、合作共赢具有重要意义。
“藏粤直流公司肩负工程建设运维的使命，积极探索两大电网公司合作的新模式，充分融合双方的技术优势和管理经验，与设计、施工、厂家等合作单位构建全产业链协同联动机制，高标准、高质量突破高海拔极端环境施工、多端柔直协同控制等世界级技术难题，打造央企合作典范。”中国南方电网有限责任公司工程建设部副总经理、广东藏粤直流电力运营有限公司董事长董言乐表示，藏粤直流工程的建设，不仅是我国能源电力领域的一项重大创新实践，更是我国推动区域协调发展、实现绿色低碳发展的重要举措，将为我国能源电力行业高质量发展注入新的活力，为实现国家“双碳”目标贡献重要力量。
相隔2681公里，西藏的绿电跨越山海，与粤港澳大湾区携手相牵，这一条能源大动脉，牵引着清洁低碳、安全智能的全球电力未来。
攻关团队耗时三年
为输电系统
打造一颗坚强“心脏”
柔性直流换流阀堪称柔性直流输电系统的“心脏”，然而，它有时会遇到“能量爆棚”的麻烦——受端交流电网发生短路故障时，大量盈余能量会不断进入换流阀功率模块，导致直流系统因过电压闭锁，威胁电网安全稳定运行。这种问题在输电容量达到1000万千瓦、输电距离超过2600公里的藏粤直流工程中尤为明显。
“打个比方，当道路上突然发生严重车祸时，大量车流就会瞬间拥堵，交通压力急剧升高，导致交通瘫痪。这时我们就需要开一条支路，帮助纾解这种压力。”南方电网攻关团队成员赵晓斌说。
传统的柔直系统普遍采用集中式直流耗能装置，虽然也能实现受端电网交流故障穿越，但存在占地面积大、成本高等问题，不利于大规模新能源高效输送。为适应发展需求，中国南方电网有限责任公司联合科研单位、国内高校、设备厂商攻关，共同踏上了自主研发之路。
团队首次提出全新的能量自平衡柔性直流换流阀拓扑结构，即在现有的换流阀功率模块中增加一个包含电子开关和电阻的能量自平衡支路，为柔性直流输电系统打造一颗坚强“心脏”——如果系统故障，盈余功率导致功率模块电压抬升时，该支路开关就会闭合，盈余功率通过电阻得到泄放，功率模块电压降低，保障系统安全。
但是，需要什么样的开关和电阻？“那段时间，我们就像在迷宫里找出口。”团队骨干周月宾回忆，“我们想出个‘笨办法’：把上百种可能出现的电网故障情况全都输入电脑，用仿真软件一遍又一遍模拟。”有时候仿真要“跑”上一整天，团队成员就守在电脑前，盯着屏幕上跳动的数据，困了就轮流趴在桌上眯一会儿。经过无数次尝试，他们逐渐摸清了开关和电阻的使用边界和设计原则，提出了开关和电阻的参数选型及投退策略，为能量自平衡换流阀装备研制打下基础。
历时3年，团队攻克了特高压超长距离和新能源接入柔性直流输电系统的能量快速平衡关键技术难题，研发出世界首套能量自平衡柔直换流阀，以更紧凑、更经济、更安全的方式实现受端交流电网故障全穿越。
南方电网超高压公司特级专业技术专家任成林介绍，依托本工程与国家科技重大专项，中国南方电网有限责任公司组建了产学研团队，开展大规模新能源与柔性直流组网、超远距离送出与安全消纳以及柔性直流主动支撑电网等关键技术研究，保障直流安全稳定运行；开展直流主设备技术攻关，自主研制出基于6.5千伏、3千安IGBT功率器件柔直阀、能量自平衡换流阀、全力攻关多端柔性直流控制保护核心技术，带动产业链上下游协同创新。
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