全球首创的直流分址级联技术落地川藏高原

12月18日，国家电网有限公司金上—湖北±800千伏特高压直流输电工程建成投运。这是首个深入川藏高原腹地的特高压直流工程，对于推动清洁能源跨区优化配置、促进能源绿色低碳转型、提升国家能源安全保障能力具有重大战略意义。

金沙江上绿能涌动

巧布特高压站点

我国幅员辽阔，大自然塑造出横断山脉这道“大地褶皱”。这里呈现独特的江河与山脉平行相间的地貌，形成“七脉六江”格局。其中，怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江等河流拥有极为丰富的水能。川藏地区是我国水风光一体化清洁能源基地的核心区域，也是“西电东送”最关键的能源起点。

金上—湖北工程起于金沙江上游，途经西藏、四川、重庆、湖北，送端在西藏昌都市和四川甘孜州分别建设卡麦和帮果两座换流站，汇集金沙江上游的水电和新能源电力；受端在湖北黄石建设大冶换流站，接入华中特高压交流骨干网架。

金上—湖北工程采用±800千伏额定电压、800万千瓦额定容量的“双八百”特高压直流输电技术，输电距离近1900千米。在这样长的输电距离上点对点、大规模传输电能，需要使用特高压直流技术。

一个完整的特高压直流输电工程包含送端和受端两座换流站，送端站把交流电整流成直流电，受端站则把直流电逆变回交流电。仅在四川，就有7座±800千伏特高压直流输电工程的送端站，它们像7座矗立在山地间的“钢铁心脏”，将横断山脉的丰富水能“泵”往东部负荷中心。

破解场地难题

创建分址方案

金上—湖北工程是全球首个在高海拔地区成功应用分址级联输电技术的特高压直流工程，是特高压直流进入技术“创新区”、地域“空白区”和施工“无人区”的典型工程，技术复杂性与建设难度前所未有。

如何在川藏高原腹地建设特高压换流站？特高压换流站实现交直流转换主要依靠4个由变压器、换流阀厅组成的换流器，它们像4节串联的“巨型电池”，每节能输出400千伏电压，4节串联起来才能形成±800千伏特高压。但这4节“电池”至少需要一块120米×300米的平整场地才能安放。此外，换流站还有大量配套设备，直流场、交流场、滤波器场等设备区域使整体占地面积接近400亩。高原的空气稀薄，让电力设备“绝缘外套”的效果打了折扣。为了保证设备安全运行，必须进一步增大设备尺寸和设备之间的距离，对场地面积的需求进一步增加。

此外，金上—湖北工程送端换流站还面临“特殊情况”：常规特高压换流站与电源点间的距离往往小于100千米，而它却要把7座分布在金沙江上下游400千米范围内的水电站“串起来”。按常规思路，需要修建大量的500千伏交流线路，才能有效汇集分散的电源到换流站。但大量增加输电通道不仅建设成本高，也要占用更多的输电走廊。

面对场地与线路两大难题，国家电网公司组织相关单位攻坚克难。国网经济技术研究院有限公司创新提出分址级联特高压直流系统构建技术路线，打破了传统特高压“集中建站、单路输送”的固有模式，将换流站拆分建设、分级承担电压。分址建一座高端站、一座低端站，既适应了高原狭小站址条件，又降低了高海拔绝缘要求，较传统多通道送电节约投资成本。

分址级联技术无先例、无标准、无参考。国网经研院组建跨专业攻关联合团队，历经数万次仿真试验，实现四大关键技术突破：在系统拓扑领域首创“高低端双接地手拉手”架构，通过多通路冗余设计使双极强迫停运率降低50%，构建起适应高原环境的高可靠运行体系；针对高海拔过电压难题，提出“多节点避雷器分站分级协同配置”技术，为设备安全运行筑起防护屏障；在控制保护体系建设中，构建特高压换流站一体化远程监控系统，实现异地站间数据同步精度达毫秒级，同时有效缩短故障隔离时间；在核心装备研制方面，主导开发±400千伏直流转换开关、高海拔晶闸管换流阀等关键设备的精益化设计，突破了高电压与高海拔的双重制约，推动我国特高压装备的技术升级。

分址级联落地

实现多重效益

分址级联技术方案就像把原本装在一起的4节电池拆成两个两组电池相互串联，对地电压较高的2节“电池”被放进了帮果换流站，组成了±800千伏高端站；对地电压较低的2节“电池”则被安在了卡麦换流站，组成了±400千伏低端站。一条超级导线串联起这两组“电池”，卡麦换流站产生的±400千伏直流电通过一条115千米长的±400千伏直流线路送入帮果换流站，帮果换流站再叠加上自己产生的±400千伏，共能产生±800千伏特高压直流电。

这个巧思直接让特高压换流站实现了“瘦身”与“变形”：帮果换流站两个换流器占地仅140米长、180米宽，比常规布局小了近一半；整个换流站中，换流器与直流场作为起点，交流设备排成一线，如同一条蛇沿着蜿蜒的山谷“蜷”了起来。卡麦换流站则像一块精准嵌入的“积木”，稳稳落在了一处不太陡峭的山脊上。更小的占地面积意味着更少的挖方和填方，不用在山壁上“硬挖”出一块平地。

此外，得益于帮果、卡麦两站沿江分布，7座水电站的电能不用再汇于一处，只需就近接入帮果站或卡麦站。两站之间的直流线路替代了原本需要的多条500千伏交流线路，实现了减少占地、节省投资、保护生态等多重效益。

两座送端站将强劲电能“合二为一”送至受端站，实现了远距离大容量直流输电。金上—湖北工程投运后，每年可输送清洁电能约400亿千瓦时，相当于替代标准煤约1200万吨，减排二氧化碳约3000万吨，为华中地区经济社会高质量发展注入强劲绿色动能。