米兰官网-深耕十三载，全直流发电引领技术前沿—新闻—科学网

“咱们的方针是实现‘一年夜四高’。”近日，中国科学院电工所研究员王一波团队牵头的“陆优势电场群全直流发电体系和协同节制技能”项目经由过程验收。验收会上，面临专家组扣问，王一波的回覆底气统统。

“一年夜四高”指可再生能源全直流发电体系的年夜功率、高电压、高效率、高变压比、高功率密度五个要害特征。虽然美国普渡年夜学、ＧＥ公司等机构一直于刷新“一年夜四高”记载，但从公然报导来看，王一波团队仍连结着此中四项世界纪录。

“风、光发电因为并网不变性差、集电体系繁杂等问题而饱受诟病。”王一波告诉《中国科学报》，“具有‘一年夜四高’特征的全直流体系有可能成为解决这些问题的要害。”

新疆达坂城风电全直流树模电场。本文图片均由电工所提供

挑战全直流发电世界级难题

“理论上，直流体系的道理更简便，但同时实现‘一年夜四高’的难度极年夜，并且相干财产链缺掉让工程实现难上加难。”王一波说。

电力体系技能研究及运用接洽慎密，任何立异脱离配套技能、装备、财产链的支撑都举步维艰。于理论系统不完美、财产链基本空缺的环境下，实现“一年夜四高”全直流发电体系已经成为名不虚传的世界级挑战。

相较在交流体系，全直流发电体系有四年夜上风。一是没有“无功功率”（不输出但必需损耗的功），于不异电压、功率前提下，集电及输电间隔更远，笼罩半径晋升30％；二是体系不变性强，没有功角、频率及电压掉稳问题，且宽频振荡危害低；三是装备用量更少，节省了集电路线、逆变器、无功赔偿装配等电气装备１/3以上；四是能量传输效率更高，省去交直流变换及无功赔偿等环节，降低损耗，晋升了电气体系效率。

于新疆达坂城风电场，该团队研制的正负30千伏/5兆瓦风机电组中压直流变换器，最年夜转换效率98.67%，功率密度到达116.55千瓦每一立方米。于此基础上，他们建成世界首个正负30千伏/5兆瓦陆优势电全直流发电树模体系，为风电全直流发电体系高效、不变运行奠基了基础。

“不仅云云，咱们还有买通了光伏及风电的直流变换器技能路径，用统一种装备解决了已往风电、光伏集电装备差别的问题。”王一波说。

“直流电压到达正负30千伏，就能用一个体系实现半径约30千米年夜规模集电。”项目卖力人、电工所副研究员王环说，“咱们研发的全直流发电体系不单将电气体系效率晋升五至八个百分点，还有乐成解决了年夜面积、高效率集电以和年夜功率安全不变并网难题。”

专家于树模电场查抄。

从无到有冲破直流变换器焦点技能

陆优势力全直流体系和设备要害技能是王一波团队于“可再生能源直流变换器和全直流体系”研究标的目的的一项主要研究内容。

为解决风能、光伏全直流发电体系和焦点设备技能难题，从2012年最先，王一波团队用13年时间不停攻坚，测验考试了硅基、碳化硅基、氮化镓基的差别直流变换器技能线路，把直流电压等级从2千伏提高到±30千伏，转换效率从最初硅基直流变换器95%提高到碳化硅基直流变换器99.6%，屡次刷新直流变换器技能的世界纪录。

实现“一年夜四高”的直流变换器，焦点要害之一是频率高达5000赫兹以上的高频电力变压器。可是我国电网工频是50赫兹，绝年夜部门厂家甚至没法想象5000赫兹高频变压器是甚么样子。财产空缺让研究团队只能从零起步，自立研发该焦点部件

2018年头，团队完成多版高频变压器设计方案后，广邀海内业内顶尖企业介入结合研制。最初，有五六家企业表达出互助意向。但当频率5000赫兹以上、功率100千瓦级、电压等级年夜在10千伏等严苛技能指标宣布后，两家企业率先选择退出。

只管残剩3家企业均暗示有研发能力，但王一波思虑再三，还有是提出了新要求：竞标厂家必需做两台样机“打擂”，谁做出两台机能参数不异或者基本一致的样机谁就胜出。

“这么高的频率从何尝试过，不知道终极能做成甚么样子。”王一波注释说，“厂家不计成本或许能做出一台样机，但要做出两台参数高度一致的样机，没有过硬的技能毫不可能，并且一台直流变换器需要20多台机能高度一致的高频变压器，必需验证其机能不变才能利用。”

“只管工频变压技能很是成熟，高频段却没有技能尺度，甚至许多基本理论依然不明。”王环说，“咱们研制高频变压器，必需从设计理念、焦点质料、加工工艺重新研究，就连线圈的绕制方式，都需要重复实验。”

为协助互助厂家尽快造出高频变压器，王一波团队于电工所搭建试验平台，用“搭积木”方式设计方案、阐发数据、测试质料。颠末泰半年模仿、优化机能，团队终究研制出两台参数基本一致的样机。

调试装备。

攻坚克难显担任，“科学院人纷歧样”

达坂城风电园地处天山山脉风口，七八级年夜风都是“家常便饭”。2025年12月，风电全直流发电体系调试进入要害阶段，一场寒潮不期所致，本地温度骤降至零下20多度，调试现场风雪交加，暴风甚至吹坏一扇集装箱铁门。但攻坚使命紧急，团队成员依然冒雪苦守现场调试。

“身上裹着厚厚的棉衣、皮袄，北风仍旧像刀子同样往骨头里钻。”回忆起其时的场景，王一波感触，那一刻总让他想起“林教头风雪山神庙”的画面，艰辛却又布满对峙的气力。

“达坂城的前提还有算好的，那里后勤保障相对于完美，蔬果供给足够。”王环说，从事可再生能源研究，科研阵地年夜多于西藏、青海、新疆、云南等偏远地域，艰辛是事情的常态。

于树模电场，科研职员屡次遭受高原反映、缺氧掉眠、耳鸣心慌、蚊虫叮咬、补给不足等诸多坚苦，但没有人选择畏缩，常常于现场一驻守就是一个多月。

“科学院的人确凿纷歧样。”于团队实行的多项庞大科研使命中，互助伙伴屡次奖饰，“你们确凿能刻苦、能战斗、凝结力超强。”

团队主干及专家于树模电场。

全链条冲破，助力实现“用电自由”

2024年末，一个“小问题”几乎让团队瓦解。

硅堆是整流环节的要害部件，于云南光伏电站已经不变运行多年。运用到风达坂城风电场后，为晋升散热效果，团队将硅堆的风冷体系改成水冷。这看似简朴的技能调解，却让风电场调试始终没法正常举行。

于今后的几个月里，研究职员前后修改七八款样机，开展了无数次仿真试验，就是找不到问题地点。于厂家都“干瓦解”的环境下，科研职员仍于一个管子、一个管子地排查。

末了，他们才发明散热方式改动会影响体系漫衍参数，随之触发“连锁反映”致使硅堆废弃。找到问题后，团队从头建模并提出技能方案，并创造性地设计出“动态均压技能”解决了这一难题。

“此刻转头看，其时的攻坚历程确凿艰巨。”王环说，“一个主要缘故原由是财产链基本空缺，咱们患上从器件最先，包括部件、装备、体系全链开发。”

“电力体系技能研究，不是有个设法、验证理论可行就万事年夜吉。真正走到工程化实现阶段，会发明现实环境及抱负环境，往往存于巨年夜差异。”王一波增补说。

十几年摸爬滚打，不仅让团队霸占了一项项技能难题，也动员了互助企业的快速发展。

“咱们研发的全直流发电体系，技能程度国际领先，不仅鞭策了直流变换器技能成长，也动员整个财产链的成长。”王一波说。

从技能引领到财产赋能，团队走出了一条独具特点的立异之路。

今朝，该团队已经于直流体系范畴申请了几十项国际专利及海内发现专利，同时正着手行业尺度的制订。将来，团队将继承深挖直流体系基础科学问题，聚焦年夜功率风机电组中压直流变换技能的实用化、范围化，进一步提高功率密度、缩小体系体积，鞭策全直流体系的运用场景连续拓展，从陆地可再生能源发电基地，到深远海风电、绿电直供，甚至延长到太空能源体系等庞大运用场景，用可再生能源助力咱们的“用电自由”。