汤广福院士：《举国体制优势在新型能源科技方面逐渐发挥》
作者：汤广福（中国工程院院士，北京怀柔实验室主任，博士生导师）
新型电力系统构建的根本在于能够最大限度地接纳新能源。预计2060年，我国风光装机将超90亿千瓦，占发电量的70%以上。波动性新能源高比例接入，对电力“发-输-用”实时动态平衡带来了前所未有的挑战，属世界性难题，没有任何经验可以借鉴，亟需中国方案解决中国问题。“十四五”以来，在科技强国“五个强大”的指引下，基础研究投入不断增加，能源电力领域原始创新能力显著增强，在沙戈荒新能源基地送出、新型电力系统构建、高端电力装备等关键领域取得多项显著成果。以我长期从事的高压直流输电装备为例。
特高直流换流阀实现自主创新。特高压直流换流阀是远距离大容量直流输电工程的“心脏”。“十四五”之前，我国通过引进消化再创新，已实现常规特高压直流换流阀的国产化，支撑了我国“西电东送”战略实施。“十四五”期间，随着西部沙戈荒基地的大力开发，“西电东送”由输送稳定煤电转为输送波动性新能源，但常规特高直流换流阀存在固有换相失败问题，导致受端交流大电网安全运行风险愈发凸显，亟需具有抵御换相失败能力的新型特高压换流阀。因此，我们团队利用新型全控型器件在原有半控型电气拓扑上，构造出主动关断支路，形成可控换相换流器拓扑，从而具备100%防御换相失败能力。2023年6月，在葛洲坝-南桥±500千伏直流输电改造工程中实现示范应用，已经受住实际运行考验，多次交流系统故障下均未发生换相失败。
柔性直流换流阀实现走出国门。柔性直流输电技术具备高度可控性，是提升可再生能源接纳能力、增强电网稳定性和灵活性的最佳技术手段。“十四五”之前，我国依托国家重点研发计划等项目，实现了点对点、背靠背、多端柔性直流输电工程的示范应用，走出了一条自主创新道路。“十四五”期间，我们团队聚焦新型电力系统构建新需求，持续探索创新，首创“半桥+直流断路器”的柔性直流输电技术，攻克了直流电网灵活调控、宽频振荡抑制、故障快速切除等技术挑战，建成全球首个张北±500千伏柔性直流电网工程，实现了爱迪生100多年前期待的直流组网能力。目前，该技术和装备已应用到国内多个重大工程，并出口到中东等国家和地区。2022年，成功中标德国北海海上风电工程，实现了高端电力装备首次进入西方发达国家。目前，智能电网重大专项正处于有序实施阶段，随着大规模可再生能源并网调控、大电网柔性互联、电网基础支撑技术等重点任务的统筹部署，智能电网技术的系统性升级与国产化进程有望持续加速，为新型电力系统构建提供重要技术支撑。
作者介绍：
汤广福：电力系统电力电子技术专家，中国工程院院士，北京怀柔实验室主任，教授级高级工程师，博士生导师，“高压直流输电技术与装备”国家重点领域创新团队带头人，第二十届中央候补委员，国务院政府特殊津贴获得者，中央直接联系高级专家。兼任：国家电网有限公司顾问，国网智能电网研究院有限公司（全球能源互联网研究院有限公司）名誉院长，输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室委员，国际大电网会议组织（CIGRE）高压直流与电力电子技术委员会委员，中国电工技术学会第九届理事会常务理事、理事，内蒙古自治区科技咨询委员会委员，华北电力大学等高校兼职教授。 汤广福院士长期致力于能源电力领域关键技术和重大装备研发。主持研制出±800kV特高压直流换流阀装备，在我国10多个特高压直流输电工程中应用，并出口应用到巴西2个特高压直流工程；主持我国首个柔性直流输电关键技术研发和核心装备研制，应用于上海、厦门、渝鄂和张北等工程，并出口应用于德国海上风电并网工程；主持研制出我国首个高压直流断路器装备，应用于张北世界首个直流电网工程；主持研制出我国首个电力系统静止无功补偿器和可控串补晶闸管阀装备，应用于鞍山红一变和伊冯可控串补工程。研究成果在本市转化落地，推动北京成为电力系统电力电子技术领域的全球创新高地。获授权发明专利77 项，其中中国专利金奖1项、优秀奖3项；出版《电力系统电力电子及其试验技术》《提高电网可靠性的大功率电力电子技术基础理论》等著作4部，发表学术论文137篇。研究成果获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步一等奖、二等奖各1项、省部级一等奖5项；获第九届中国工程科技光华青年奖，北京市突出贡献中关村奖。
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