未来科学城 “能源谷”，上半年工业产值达252亿元

研发并成功吊装世界首台“双风轮风电机组”，全球首创技术为超高压直流输电“心脏搭桥”，研发承建世界首座百兆瓦级分散控制储能电站……能源领域的重大创新成果正从未来科学城“能源谷”涌泉而出。今年上半年，“能源谷”工业产值达252亿元，已聚集300余家能源企业和1.5万余名科研人才。

今夏，在华能吉林通榆风电场一排排巨大的“风车”中，一个具有前后两个风轮的特殊“风车”完成吊装，格外引人瞩目。这是由落户于未来科学城“能源谷”的中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司（简称“华能清能院”）自主研制的世界首台2.7MW高效紧凑串列式双风轮风电机组“赛瑞号”，它创造了第一套多叶轮气动耦合叶片、第一台风电机组多端柔性并网变流器、第一套多叶轮风电机组协调控制系统等多项“世界第一”。

“‘赛瑞号’完全打破常规风电技术路线，为风电技术的发展趟出一条全新赛道。”项目相关负责人介绍，由于传统单风轮风电机组的风能捕获效率已逼近理论极限，进一步提升的难度和代价极大。于是，双风轮成为一个“另辟蹊径”的新方向。“其实，这也是借鉴了传统火电、水电等发电技术成熟的多级利用理念。”相关负责人解释，“利用前后风轮协同，后面的风轮可以吸收第一个风轮后气流的剩余能量，实现风能的梯次利用，显著提高风能利用系数和系统综合利用率，从而突破风能捕获效率极限。”

经测算，通过对风能高效梯次利用，双风轮风电机组比较传统风电机组可实现单机效率提高15%，风机叶轮尺寸缩小近一倍，成本降低10%以上，这意味着在同样面积的风电场，机位数和整场效益可大幅提升50%以上，大大节省国土资源占地、大幅提升风能资源的可开发规模。同时，机组对材料、制造、运输、安装、运维的要求更低，成本也随之降低。

创新突破不仅在风电领域，今年6月，我国首条±500千伏超高压直流输电线路——葛洲坝至上海南桥直流输电工程，正式改造完成投入运营。通过改造，该工程换上“国产心脏”，所采用的全球首创且具备完全自主知识产权的可控换相换流阀（CLCC）技术，正是源自未来科学城“能源谷”入驻央企国家电网智能电网研究院（简称“国网智研院”）。

1989年建成投运的葛南直流输电工程，是我国首条±500千伏超高压直流输电线路。但工程建设之初，我国电力工业尚处落后，站内各类设备均为进口。随着年限增长，换流阀等设备严重老化且运行不稳定，原有技术及装备已经无法满足工程安全稳定运行需求。于是，国家电网公司历时半年，对南桥换流站核心设备进行了整体技术改造。

此次改造的最大亮点，就是首创性采用国网智研院自主研发的可控换相换流阀（CLCC）代替传统换流阀。据悉，换流阀堪称直流输电工程的“心脏”，功能是实现类似于“动脉”的交流电能和作为“静脉”的直流电能之间的交互。传统换流阀存在容易发生“换相失败”的缺陷。而这一缺陷所带来的风险，相当于换流阀因“动脉”的微小扰动引发千兆瓦级能量的“心脏骤停”。

为此，国网智研院于2019年组建科技攻关团队，经过五年持续不断的探索，原创性地提出可控换相换流阀（CLCC）技术。该设备采用全控、半控器件混联的并联双支路结构，通过在“动脉”扰动时刻精准引入全控器件实现“心脏搭桥”，从而彻底解决换流阀“换相失败”的技术难题，成为对传统特高压直流输电技术的一次重大革新。

此外，今年上半年，由华能清能院研发并承建的世界首座百兆瓦级分散控制构网型独立储能电站在山东投运。该电站首次采用华能自主研发的1500伏电压等级构网型模块化储能变流器（PCS）和全国产化能量管理系统（EMS），通过对储能系统电池能量的精细化和智能化管理，可平抑新能源发电波动，提升电网调节能力，有效应对电网负荷峰谷差大、变化快等问题，为电力系统安全稳定运行提供有力支撑。