8月6日上午9点，江苏省南通市如东县艳阳高照，海风习习。经过4个多小时的海上航行，记者来到距离海岸99千米的如东柔性直流输电工程海上换流站。
这是世界上电压等级最高、输送容量最大，我国首座海上风电柔性直流换流站。据记者目测，它大约有10多层居民楼高，面积堪比一个标准足球场，是座稳立海上的钢铁“大块头”。
▲江苏如东柔性直流输电工程海上换流站。
不远处，一排排白色风机擎天而立、迎风而转。看不见的海面之下，汩汩清洁绿色的电能，正通过海底电缆往陆地输送。
“重大科技创新成果是国之重器、国之利器，必须牢牢掌握在自己手上，必须依靠自力更生、自主创新。”牢记习近平总书记殷殷嘱托，国网经济技术研究院有限公司直流技术攻关团队攻克海上风电柔性直流输电设计技术。2021年12月25日，江苏如东海上风电柔性直流工程正式投运。
这项工程在破解远海风电大规模消纳难题上取得重要技术突破，创造了多项世界第一，截至今年7月底，已经安全稳定运行了900多天。约26亿千瓦时的年上网电量，可供约105万户家庭用上一年。
走!一同向深海挺进，探索这海域见证过的奇迹。
发展风电为什么要走向深海?
国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出，坚持陆海并重，推动风电协调快速发展，完善海上风电产业链，鼓励建设海上风电基地。《“十四五”可再生能源发展规划》提出，优化近海海上风电布局，开展深远海海上风电规划……
为什么我国要大力发展海上风电呢?
从资源禀赋看，相比陆上风电，我国海上风电资源丰富。海上平均风速比陆上高约20%，海上风电年平均利用小时数超过2500小时，最高可超过4000小时，平均比陆上风电高近500小时。尤其是远海，这里具备更广阔的海域资源和更庞大的风能储量，远海风能资源可开发量是近海的3倍以上。
从经济效益看，我国用电负荷中心大多位于东部沿海，海上风电比陆上风电能够更近距离获得消纳，输电成本低、效率高、经济性更好。“海上风电靠近沿海省份，就近开发使用，不占用土地。发展海上风电，是投入产出综合效率较高的开发策略。”国网经研院副总经理、党委委员马为民说。
▲国网经研院副总经理、党委委员马为民(左三)与直流技术攻关团队研究海上风电项目。
远海的风电如何输送到陆地?
要从汪洋大海把大规模的风电输送到陆地上的负荷中心，并不简单。 以前，输电以常规交流为主。随着海上风电向远海挺进，现在的风电场容量越来越大，距离陆地越来越远。常规交流送出的方式受到电缆充电功率限制，仅适用于近海小容量风电并网。 这个难题怎么解决?国网经研院直流技术攻关团队找到了方向——柔性直流。
▲国网经研院直流技术攻关团队在陆地换流站开展技术研究。
柔性直流输电是采用可自关断的全控型电力电子器件的新一代直流输电技术。运用这一技术，可避免交流电缆充电功率造成的输送距离受限问题，还能有效隔离陆上交流电网与海上风电场之间的相互影响，为海上风电场提供稳定的并网电压，灵活地响应电网需求。
▲记者在如东海上换流站采访国网经研究院直流技术咨询中心副主任、如东海上风电柔性直流项目经理赵峥。
“相比于传统海上交流输电技术，柔性直流输电技术送电距离远、传输容量大，且具有自主构网、灵活可控等特点，是目前百万千瓦、百公里级海上风电并网消纳的最优手段。”国网经研院直流技术咨询中心副主任赵峥说。 方向找到了，具体怎么实施? 赵峥所在的国网经研院直流技术攻关团队，受委托承担了江苏如东海上风电柔性直流工程接入系统评审、成套设计、系统调试及设备监造工作。
▲国网经研院直流技术攻关团队开展技术攻关与研发。
在2016年以前，海上风电柔性直流送出技术在国内尚属空白，自主创新是唯一的出路。“最难的就是从零开始，从无到有。”赵峥回忆。 大规模海上风电孤岛柔直受端长距离馈入电网，系统耦合特性复杂; 海上换流站承载力有限，轻型紧凑化设计与规模化风电集中送出相互矛盾; 缺乏直流耗能装置、海上换流阀等高压大容量“适海”装备…… 这些都是团队成员当时亟待解决的难题。 大家从一幅幅拓扑接线、一页页推导公式开始技术攻关与研发。历时6年，攻关团队自主突破了“源-直-网”交互协同技术、远海风电柔性直流系统构建技术，支撑研发远海风电柔性直流成套装备，填补了我国海上风电柔直送出领域技术空白。
▲国网经研院直流技术攻关团队。
海上风电未来可期
更高电压等级、更大输送容量
戴上安全帽，记者爬上距离海面数十米高的海上换流站，望向一望无际的海面。如同眼前这向远海延伸铺展的风机群一样，大规模海上风电开发技术，也正朝着大海的更远处探索。 “江苏如东海上风电柔直工程为我国大规模海上风电开发做出重要示范，对推动我国能源结构调整、实现‘双碳’目标意义很大。目前我们正在研发更高电压等级、更大输送容量的海上风电柔性直流方案，积极探索海上风电新型汇集组网送出拓扑技术。”马为民说。
▲国网经研院直流技术咨询中心主任李明(左三)与直流技术攻关团队在实验室开展研讨。
高水平技术标准赋能高质量发展，标准是行业通用的设计准则。“依托江苏如东海上风电柔直工程的成功实践经验，我们已经制定了完善的国家电网公司级海上风电柔性直流企业标准技术体系，正在积极推进行业、国家及国际标准的布局与研制工作。”国网经研院直流技术咨询中心主任李明向记者介绍。 目前，国网经研院制定了适用于远海风电直流传输并网工程设计的国家、行业标准20余项;主导国际直流标准的制定，已牵头发布IEC TC115系列等多项国际标准。 “把我们的技术推向国际化、标准化，向世界贡献‘中国方案’。”李明说。
记者|朱格侨悉
感谢|国网经研院、三峡集团
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