高压直流输电核心装备研制科技攻关团队
团队介绍
基本概况
高压直流输电核心装备研制科技攻关团队隶属于全球能源互联网研究院直流输电技术研究所，是国家电网公司的第二批科技攻关团队。团队成员20人，其中正高级职称4人、副高级职称10人、中级职称6人，“百千万人才工程”国家级人选1人，千人计划专家2人，中青年科技创新领军人才1人，央企青年岗位能手1人。团队长期致力于高压/特高压直流输电技术、柔性直流输电技术、直流电网技术与装备研制、直流系统分析与仿真、大功率电力电子试验技术等方向的研究工作。
团队成员
汤广福，全球能源互联网研究院副院长、教授级高工、博导，“高压直流输电技术与装备”国家重点领域创新团队带头人、“高压直流输电核心装备研制”国家电网公司科技攻关团队带头人、先进输电技术国家重点实验室主任。长期从事电力系统电力电子技术领域重大装备的系统设计、设备研制、试验技术和工程应用研究工作。入选新世纪百千万人才工程国家级人选，享受国务院政府特殊津贴，中国工程院第九届“光华工程科技奖（青年奖）”获得者，2012年CIGRE全球杰出会员，IEEE/PESN.Hingorani奖励委员会（灵活交流输电与电力电子）委员，CIGREB4.AG4（高压直流输电系统性能）战略顾问组成员，IECSC22FWG25（电压源型高压直流输电系统损耗计算方法）工作组成员，《JournalofModernPowerSystemsandCleanEnergy》、《中国电机工程学报》、《电力系统自动化》期刊编委。获国家科技进步一、二等奖各1项，国家技术发明二等奖1项，省部级科技进步奖6项，中国专利金奖1项、优秀奖2项；获授权发明专利47项；编辑出版著作3部，发表学术论文127篇。
吴学光，博士，国家“千人计划”特聘专家，英国工程与技术学会(IET)会士(FELLOW)。长期从事大规模新能源发电和并网、超高压直流输电技术研究，在高压直流输电系统建模与仿真分析方面具有丰富的理论和实践经验。曾任英国ALSTOM电网公司直流输电技术及仿真部直流输电首席工程师，享受突出贡献津贴。在ALSTOM数项具有世界领先地位的前沿科研项目中担任技术负责人，参与完成了多个直流输电科研和工程领域项目。现任英国国际工程技术学会会员、IECSC22FMT11工作组成员、CIGREB4.55工作组成员，以及IEEETransactionsonSmartGrid审稿人，发表论文10余篇。
贺之渊，联研院直流所所长、教授级高工、中青年科技创新领军人才、国家电网公司特等劳动模范、专业领军人才、工程技术专家。长期从事特高压直流输电、柔性直流输电、大功率电力电子技术及其在电力系统中的应用研究。先后负责和参与了多项国家重大专项（02专项）课题、国家973、863计划课题、国网公司重大科技项目等。获国家技术发明二等奖1项，中国专利金奖、优秀奖各1项，获省部级科技进步一等奖3项，三等奖1项，发明二等奖1项。获授权专利79项（其中发明专利45项），参与出版学术专著3部，发表学术论文80余篇，参与制订IEC国际标准3项、CIGRE导则1项、国家标准和行业标准各1项。
魏晓光，联研院直流所副所长、教授级高工、国家电网公司工程技术专家。长期从事高端直流输电装备研发及其在电力系统中应用的研究工作，作为项目负责人或执行负责人主持和参与了国家973、863计划课题，国家科技支撑计划项目以及国家电网公司重大科技项目21项，参与完成世界首套±800kV特高压换流阀研制和工程应用及世界首套±1100kV特高压换流阀样机和200kV高压直流断路器样机研制，先后获得北京市科学技术一等奖1项、国家电网公司科技进步特等奖1项，发表论文30余篇，出版专著2部，获授权发明专利42项，参与制订IEC国际标准2项，行业标准3项。
庞辉，联研院直流所副所长，高级工程师，中央企业青年岗位能手，国家电网公司优秀专家人才，直流配电系统标准化技术委员会委员。长期从事柔性直流输电、直流电网技术领域的系统研究、核心装备开发及工程应用等工作；牵头2项国家和行业标准制订，参与4项国家和行业标准制订；获省部级一等奖1项、国网公司科技进步特等奖2项；发表学术论文14篇，获授权专利12项。
高冲，联研院直流所装备室主任，高级工程师，国家电网公司优秀专家人才。主要从事特高压直流、直流电网装备的研发与试验等技术领域的研究工作。作为核心人员完成了973计划、863计划、北京市科技专项等重大科技课题的研究，是多项国网公司重点科技项目的项目或课题负责人。先后获北京市科学技术一等奖1项和中国电力科学技术发明二等奖1项，国家电网公司科学技术特等奖和一等奖各一项；发表EI/SCI论文20余篇，授权发明专利25项，制定国家标准3项。
杨杰，联研院直流所系统室主任，高级工程师，CIGREB4-70工作组成员，中国电机工程学会继电保护专业委员会委员。主要从事柔性直流技术、直流电网技术以及新型电力电子技术等多个专业领域的研究和开发。作为项目或课题的主要参与人承担了国家863计划、国家自然科学基金以及国家电网公司重大科技项目等十余个课题的研发工作。获得国家电网公司科技进步特等奖一项，省部级科技进步一等奖2项。授权发明专利20余项，发表EI检索论文10余篇，SCI检索论文4篇，参与我国首部柔性直流专著《基于电压源换流器的高压直流输电技术》著作编写。参与制订行业标准2项。
团队其它骨干成员蓝元良、周建辉、刘栋、李泓志、董巍、王海田等人，也都是长期从事高压直流输电技术研究与装备研制相关工作的专家。
研究方向
千兆瓦柔性直流关键技术研究及工程应用
研究千兆瓦柔性直流输电系统系列关键技术和工程化应用设计方法，开展千兆瓦级柔性直流输电示范工程建设，掌握千兆瓦级柔性直流输电工程成套能力。
±1100kV特高压直流阀关键技术及样机研制
研究±1100kV换流阀分析和设计的计算方法及等效试验方法，完成具有自主知识产权的±1100kV特高压换流阀样机研制并通过试验，具备在±1100kV特高压直流输电工程应用的能力。
高压直流输电系统仿真测试平台及换流阀试验能力建设
突破直流输电系统动模仿真、控制保护系统测试、换流阀试验等系列关键技术，在已有仿真和试验能力基础上完成相关成套仿真和试验平台研制，具备对柔性直流输电控制保护系统和换流阀的成套试验能力。
直流电网基础理论研究及核心装备研制
突破直流电网拓扑分析、控制保护等系列关键技术，完成直流电网用±200kV级高压直流断路器、20kV级DC/DC变换器的样机研制与试验。
科研条件
团队依托“先进输电技术国家重点实验室”、“国家能源高压直流输电技术与装备研发中心”、“输配电及节电技术国家工程研究中心”、“大功率电力电子北京市重点实验室”、“直流电网技术与仿真北京市重点实验室”，建设有大功率电力电子研发试验平台、柔性直流输电仿真研发试验平台，是国内唯一一家可同时承担特高压直流换流阀、柔性直流输电换流阀、超/特高压灵活交流输电阀、直流断路器全套试验的单位，为项目研究提供了完备的科研试验环境。
大功率电力电子研发试验平台
完全由团队自主研发，是目前世界上规模最大、参数最高、功能最全的换流装备试验平台，其包含换流阀绝缘试验装置（最大直流电压：±2400kV，最大冲击电压：±3600kV，最大交流电压：600kV）、直流换流阀运行试验装置（最大稳态电压：80kV，最大稳态电流：6250A，最大故障电流：55kA）、柔性直流换流阀运行试验装置（最大电压：40kV，峰值电流：25kA，最大dv/dt：4kV/µs）三个功能单元。
大功率电力电子试验平台
柔性直流输电仿真研发试验平台
是世界上规模最大的柔性直流数模混合仿真平台，核心设备完全由实验室自主研制。该平台包含实时仿真系统和401电平动模物理仿真系统两部分，有效解决了柔性直流换流器物理模拟难题，可精确模拟直流系统运行及故障工况，准确反映换流阀和阀控系统的微秒级电磁暂态过程，实现大规模多节点复杂动态行为精确复现，满足特高压直流和柔性直流装备与系统的动态闭环测试。
柔性直流输电仿真平台
成果荣誉
研究成果
1）特高压直流换流阀关键技术研究、样机研制及应用
针对换流阀多物理场综合调控问题，建立了换流阀塔电、磁、热、力多物理场耦合分析模型，发明了多跨混合构架式阀模块及其磁滞伸缩振动抑制缓冲和冷却管路迎流锥面电位钳制技术，提出了双列对称式换流阀塔结构。解决了±800kV换流阀换流过程带来的阀塔局部放电、电磁振动、温升控制、位移约束难题，实现了特高压大容量换流阀塔的自主设计。研制出我国自主知识产权的A5000型±800kV换流阀，在世界首条±800kV/7200MW锦屏至苏南工程中示范应用，并推广应用于哈密至郑州等5条更大容量的特高压直流工程；成功研制世界首个±1100kV/5500A特高压直流换流阀样机，并通过中国电机工程学会组织的科学技术成果鉴定。《±800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用》获国家技术发明二等奖。
2）柔性直流输电关键技术研究、装置研制及应用
突破了柔性直流多功率单元的电力变换机理及其调控、协同控制以及快速保护的难题，提出一种全新的且损耗低、可扩展性好的柔性直流技术解决方案，提出了多功率单元电力变换机理及其调控方法，多功率单元协同控制以及快速保护方法和新型换流器研制及其复杂应力等效方法，完成了IGBT换流阀、阀基控制器（ValveBaseController，VBC）等核心装备研制，完成功能完备、综合技术水平世界领先的柔性直流输电成套装置开发，制订相关的国际、国家标准和规范。实现我国首个模块化多电平柔性直流输电工程，被作为典型案例列入国际大电网会议组织（CIGRE）导则。研发出世界首个±320kV/1000MW直流换流器，并成功应用于厦门柔性直流输电示范工程。《一种模块化多电平换流器阀保护方法》获国家专利金奖，《模块化多电平柔性直流输电关键技术研究、装置研制及应用》获中国电力科技进步一等奖。
3）直流电网基础理论研究及核心装备研制
在直流电网基础理论研究方面，提出了适用于不同应用场合的直流电网系列标准模型，并牵头成立了CigreB4-72直流电网标准模型工作组；完成了直流电网静态、稳态和动态特性分析，提出了对应的稳定性判据；建立了直流电网小干扰等数学模型，提出了直流电网分层协调及阻尼控制策略；建立了直流电网故障应力计算模型，明确了换流器、断路器等核心设备的暂态应力水平，完成了直流电网快速保护与恢复策略设计。
在直流电网核心装备研制方面，提出了超高速机械隔离开关与大功率IGBT全桥级联组件相结合的高压直流断路器技术路线，解决了固态直流断路器高损耗的缺陷，有效克服了机械断路器开关速度的限制难题，实现了电气与机械结构的模块化设计，成功研制世界首台200kV高压直流断路器，并在浙江舟山多端柔性直流输电工程实现示范应用。
4）直流输电换流阀试验方法研究及成套试验装置研制
提出了宏观运行特征与微观失效机理结合的试验等效分析方法，首次建立了换流阀等效试验评价体系。以此为基础发明了多应力源微秒级复合注入和分频复用宽频阻抗模拟技术，解决了常规直流换流阀的电压（电流）及其变化率、热等多应力复合等效试验难题。开发了具有13种复合运行方式的换流阀成套型式试验装置，参数和功能居世界首位。
提出基于宽频调制的交直流全功率循环试验方法，突破了高压大电流微秒级快速复合隔离、纳秒级瞬态开关与微秒级均压控制策略动态闭环试验难题，实现了柔性直流换流阀电压电流及其变化率和开关频率等应力的全面考核。研制出满足±500kV柔性直流换流阀使用的成套型式试验装置。
换流阀试验平台已完成锦屏至苏南、哈密至郑州、巴西美丽山I期等特高压直流换流阀及厦门±320kV柔性直流输电工程换流阀的型式试验，主导或参与制订直流换流阀试验的IEC标准、CIGRE导则和国家标准，推动了特高压直流和柔性直流换流阀的研发，支撑了我国重大直流工程建设。《直流输电换流阀试验方法研究及成套试验装置研制》获中国电力技术发明二等奖。
获得成果奖励情况
团队在十二五期间，获得各类科技奖励62项，其中国家级奖项8项、省部级奖励9项、国家电网公司奖项15项；发表科技论文130篇，其中SCI/EI检索论文25篇；授权发明专利150项；牵头或参与编制各类标准56项，其中国际标准11项、行业标准18项、国家电网公司企业标准15项；出版专著4部。
个人及团队荣誉
团队2014年入选“创新人才推进计划重点领域创新团队”，2015年被评为“国家电网公司先进班组”，2015年荣获国家电网公司“优秀共产党员服务队”提名奖，2016年被评为国家电网公司“科技工作先进集体”。团队成员也荣获多项荣誉，团队带头人汤广福2015年荣获“中国电力科学技术杰出贡献奖”；团队核心骨干成员贺之渊2016年入选中青年科技创新领军人才、2014年被评为国家电网公司特等劳动模范；团队核心骨干成员魏晓光2015年被评为中国电机工程学会杰出青年工程师；团队核心骨干成员庞辉2015年被评为中央企业青年岗位能手、2016年被评为“国家电网公司科技先进个人”；团队核心骨干成员高冲2016年被评为“国家电网公司优秀共产党员”。
在研项目
目前，团队承担的在研项目主要有国家科技重大专项（02专项）课题“基于国产IGBT的电网装备研制及试验平台建设”，国家863计划项目“交直流混合配电网关键技术”，国家重点研发计划项目“高压大容量柔性直流电网关键技术研究与示范”、“定制化IGBT器件在柔直输电装备中的应用验证”、“大型交直流混联电网运行控制和保护”，以及系列国家电网公司科技项目。
即将开展的研究方向有：
1）先进输电装备核心技术方向：研制±1100kV电压等级、6250A电流等级特高压直流换流阀；研制±500kV/3000MW柔性直流换流阀；研制500kV直流断路器。
2）先进输电系统与装备试验方向：建立多时间尺度的动态数字仿真模型，提出仿真系统优化计算方法；研究大功率电力电子装备等效模拟与高精度补偿方法；建设直流电网关键设备试验平台，满足±500kV/3000MW柔性直流换流阀成套试验以及500kV直流断路器分断试验需求。
开放共享
团队依托先进输电技术国家重点实验室、大功率电力电子北京市重点实验室和直流电网技术与仿真北京市重点实验室，通过实验平台的开放共享和科研成果转化等手段，广泛开展对外合作。大功率电力电子试验平台为我国自主研制的直流换流阀提供型式试验服务，推进了我国直流输电核心设备-直流换流阀的国产化进程；为多项直流工程用直流输电换流阀提供型式试验服务，保证了直流输电系统的安全稳定运行，使大型仪器设备的开放率、共享率、功能开发和使用得到了有效提高。
团队的技术创新，以在能源互联、电网建设、工程实践中得到应用和检验为目标，通过产业转化、技术许可等形式，将科研成果进行推广应用，实现科研、产业的良性循环和共同发展，并创造了巨大的经济社会价值。自主研发的特高压直流换流阀技术成果，已经或正在推广应用于锦屏-苏南、哈密-郑州、酒泉-湖南、上海庙-山东等特高压直流输电工程中；自主研发的柔性直流换流阀技术成果，已经或正在推广应用于上海、厦门、渝鄂背靠背等柔性直流输电工程中；高压直流断路器技术成果，已成功应用于浙江舟山多端柔性直流输电改造工程中；大功率电力电子试验平台，完成巴西美丽山一期西门子公司在德国生产的特高压换流阀的型式试验，这也是跨国公司的换流阀首次在中国进行试验。
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