6月29日，國家電網(wǎng)公司舉辦張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗示范工程竣工投產(chǎn)大會，深入貫徹落實習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新發(fā)展戰(zhàn)略，促進搭建清潔低碳、安全高效的能源體系，積極服務(wù)綠色奧運，貫徹落實“六穩(wěn)”“六保”任務(wù)，為奪取疫情防控和經(jīng)濟社會發(fā)展雙勝利，全面建成小康社會作出國網(wǎng)貢獻。

南瑞集團參與建設(shè)的該工程項目是世界首個柔性直流電網(wǎng)工程項目，也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程項目，破解諸多世界難題，囊括了12項世界第一，其中與關(guān)鍵核心設(shè)備相關(guān)的5項和南瑞息息相關(guān)。

張北柔直工程總投資124.78億元，新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦，輸電線路長度666千米。工程被列入《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》。

柔性直流輸電技術(shù)具有可控能力強、功率調(diào)節(jié)速度快、運行方式靈活等特點，能夠有效抑制交流電壓波動、減少功率波動對受端電網(wǎng)影響，是破解能源大規(guī)模消納難題的“金鑰匙”。張北柔直工程充分利用了柔直技術(shù)的這些特點，將四座換流站通過架空線路形成直流環(huán)網(wǎng)，這也是世界首個四端柔性直流環(huán)形電網(wǎng)，可有效實現(xiàn)風、光、水能源的互補，把不穩(wěn)定的新能源電能變成穩(wěn)定的電能，實現(xiàn)新能源利用的同時，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定。其中，張北、康保換流站作為送端直接接入大規(guī)模清潔能源，豐寧站作為調(diào)節(jié)端接入電網(wǎng)并連接抽水蓄能，北京站作為受端接入首都負荷中心。

南瑞集團為張北柔直工程提供了全部的控制保護系統(tǒng)，張北、北京換流站±535kV/3000MW柔性直流換流閥，張北、康保、北京換流站總計10套535kV高壓直流斷路器以及核心測量設(shè)備。

張北柔直工程是世界上首個具有網(wǎng)絡(luò)特性的超高壓柔性直流電網(wǎng)工程。作為直流電網(wǎng)的核心設(shè)備，換流閥能夠?qū)崿F(xiàn)交直流電的相互轉(zhuǎn)換，保證直流電網(wǎng)電壓穩(wěn)定；直流斷路器可以快速切斷故障負荷，保障直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。可以說，換流閥和直流斷路器的性能直接影響到工程質(zhì)量。

由南瑞集團研制的±535kV/3000MW柔性直流換流閥，首次采用了4.5kV/3kA的壓接式IGBT器件，其電壓等級、容量均為已投運工程之最，成功解決了換流閥在高電壓、大電流等環(huán)境下的抗電磁干擾設(shè)計、閥塔九級抗震設(shè)計等難題，并攻克了柔性直流電網(wǎng)應(yīng)用高浪涌電流能力設(shè)計、直流短路工況下?lián)Q流閥不閉鎖穿越等關(guān)鍵技術(shù)。

開斷高壓大功率工況下的直流短路電流被譽為世界電力技術(shù)領(lǐng)域的百年難題，是制約直流電網(wǎng)發(fā)展的主要瓶頸之一。南瑞集團研制的混合式技術(shù)路線直流斷路器，通過多支路轉(zhuǎn)移開斷方法，成功解決了該難題，實現(xiàn)了機械開關(guān)無弧分斷，大大延長了開關(guān)斷口的使用壽命。該斷路器整體采用模塊化、分層、分功能區(qū)域設(shè)計，具有高度集成、緊湊化和靈活擴展能力，實現(xiàn)了近千級電力電子組件的協(xié)同觸發(fā)控制。其最大分斷故障電流不小于25kA，最大分斷時間不超過3ms，速度比人類眨眼還要快100倍。

此外，南瑞集團在該工程中應(yīng)用的柔性直流電網(wǎng)控制保護系統(tǒng)，攻克了新能源接入雙極孤島控制、多換流站協(xié)調(diào)控制等難題，成功實現(xiàn)了新能源雙極孤島柔直接入，直流線路故障快速檢測、隔離和恢復，以及直流系統(tǒng)孤島融冰運行模式等功能，使得現(xiàn)場設(shè)備可以在多種極限工況下安全穩(wěn)定運行。

張北柔直工程安裝期間恰逢冬季，工程四個換流站氣溫最低時達零下30℃。為保證工程按時投運，工程現(xiàn)場要求在限定工期內(nèi)完成供貨換流站所有換流閥及斷路器的吊裝，其中張北、北京換流站僅閥模塊就有總計1104塊，單個閥模塊至少3噸，安裝面臨巨大挑戰(zhàn)。南瑞集團積極配合施工單位，克服惡劣天氣連續(xù)奮戰(zhàn)近2個月，最終提前一周完成現(xiàn)場安裝工作，得到業(yè)主單位高度認可。

2020年5月13日15時43分，張北柔直工程進入四端系統(tǒng)調(diào)試階段，本次試驗是對工程全站、全線設(shè)備的“全面大體檢”。由南瑞集團供貨的柔直換流閥和直流斷路器配合完成四端系統(tǒng)調(diào)試項目59項，期間遍歷了柔性直流電網(wǎng)啟停、單站投退、功率擾動、接地短路等多種運行工況，換流閥保持可靠運行，直流斷路器均可靠動作，為四端直流電網(wǎng)的順利投運奠定了堅實基礎(chǔ)。

2020年6月25日0點，張北柔直工程順利結(jié)束168小時試運行試驗。自系統(tǒng)調(diào)試以來，南瑞集團提供的±535kV/3000MW大容量換流閥配合完成跳閘試驗等近300余項系統(tǒng)調(diào)試試驗，均保持可靠運行。10臺535kV直流斷路器先后完成空合線路、穩(wěn)態(tài)電流開斷、重合閘、人工接地短路等多項試驗項目，均能正確可靠動作，動作準確率100%，設(shè)備“零缺陷”通過全部驗收試驗。

“用張北的風點亮北京的燈”。這句寫在張北柔直工程施工現(xiàn)場的標語，已然化為了現(xiàn)實。作為2022年北京冬奧會重點配套工程，張北柔直工程的投運將有力支撐新能源大規(guī)模開發(fā)利用，助力北京冬奧會實現(xiàn)奧運史上首次100%綠色電力供應(yīng)，推動電網(wǎng)輸電技術(shù)和電工裝備升級，帶動上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有力服務(wù)“六穩(wěn)”“六保”大局。

近年來，柔性直流輸電工程發(fā)展迅速。此前，南瑞集團已參與了上海南匯柔性直流輸電示范工程、舟山五端柔直工程、廈門柔性直流輸電科技示范工程、渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程等多個柔性直流輸電重點工程建設(shè)。歷經(jīng)多年的工程經(jīng)驗積累，南瑞集團各項產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)不斷升級，關(guān)鍵設(shè)備可靠性得到充分驗證，為推動新能源消納，鞏固和擴大我國在世界直流輸電領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，提高我國電工裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新能力和國際競爭力作出了積極貢獻。

下階段，南瑞集團將認真貫徹落實國家電網(wǎng)公司決策部署，充分發(fā)揮我國能源電力領(lǐng)域龍頭企業(yè)和公司科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)作用，進一步明確方位責任，以為國增光、為國家電網(wǎng)公司添彩為己任，堅定國際領(lǐng)先的目標追求，將柔性直流換流閥、直流斷路器等高端裝備廣泛推廣應(yīng)用于海上風電、新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)互聯(lián)等直流工程，著力打造能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高地、產(chǎn)業(yè)高地、人才高地，為建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)貢獻南瑞智慧和力量。