在河南灵宝换流站的设备大厅里，一组全新的“心脏”正在安静而有力地跳动。它不像传统设备那样畏惧电网的短暂波动，而是在微秒之间就能精准识别异常、快速切断风险，守护着电流的平稳传输。这颗“心脏”，就是世界上第一台基于集成门极换流晶闸管（IGCT）的混合换相换流阀。

日前，这台被称为电网“超级心脏”的设备，在灵宝换流站顺利完成168小时试运行，正式投入商业运行。它标志着中国在高压直流输电领域实现了从原理、器件到装备的全链条原创突破，为解决长期困扰直流输电系统的“换相失败”难题，提供了全新的技术方案。

从“互联之困”到“能量之门”

2005年7月，中国第一个全国产化背靠背直流工程——灵宝换流站建成投运。在此之前，西北电网和华中电网如同两条轨距不同的铁路：西北以330千伏电压等级输送能源，华中则以220千伏电压等级分配电力。简单连接会导致系统冲突，而灵宝换流站通过“背靠背”技术，在站内完成“交流—直流—交流”的转换，让电力可以安全、自由地跨区域流动。

二十年来，这座换流站已累计输送电量超过1300亿千瓦时，相当于1.5座三峡水电站的年发电量，成为西部清洁能源进入中东部电网的关键门户。

攻克“换相失败”的历史难题

在直流输电系统中，换流阀被视为“心脏”，承担着电能转换的核心任务。传统换流阀采用电网换相换流技术，由数千个晶闸管组成。一旦电网出现电压波动，晶闸管可能关断失败，导致换相过程中断、电力输送“骤停”——这就是“换相失败”。

这一问题在中国华东、华南等直流落点密集区域尤为突出。单一交流故障可能引发多回直流同时换相失败，造成千万千瓦级的功率冲击，威胁电网安全。受端电网可能面临电压失稳，送端电网则可能出现过电压、新能源机组脱网等风险。

为从根本上解决这一问题，国家电网公司设备部联合国网河南电力、国网直流中心、国网经研院，并携手清华大学、怀柔实验室、中国电气装备集团有限公司等单位组成攻关团队，从功率半导体器件入手，踏上了自主创新的征程。

全链条创新打造“中国方案”

经过九年产学研用协同攻关，团队成功研制出全球首款8千伏/3千安逆阻型IGCT器件。该器件具备双向承压能力，既可控制开通，又可控制关断，弥补了传统晶闸管的短板。基于这一自主器件，团队进一步研制出世界首台混合换相换流阀。

清华大学电机工程与应用电子技术系直流研究中心主任余占清介绍，新型换流阀实现了微秒级时间内电流的精准识别与快速切断，从根本上解决了“换相失败”问题。该技术已入选工业和信息化部2024年首台（套）重大技术装备推广应用指导目录、国家能源局第五批能源领域首台（套）重大技术装备名单。

中国电气装备所属中国西电西电电力系统董事长娄彦涛指出，这一成果既适用于现有直流工程改造，也可用于新建特高压工程，在保留大容量、低成本、低损耗和高可靠性优势的同时，进一步降低了换流站的无功补偿需求。

工程中还采用了全国产芯片的控制保护系统，实现了从芯片、软件到硬件、系统的百分之百自主可控。“我们不仅仅是在升级技术，更是在国产创新的道路上迈出了坚实一步。”西电电力系统灵宝改造工程项目技术总负责人王江平说。

换上“超级心脏”的灵宝换流站，如今已成为新能源消纳的“超级枢纽”。西北地区的风电和光伏电力，经过平稳转换后跨越千里送入华中电网，新能源消纳能力提升了30%，为清洁能源的大规模开发与外送提供了坚实保障。关键词：新基建、基建工程

随着2025年冬季用电高峰临近，改造后的灵宝换流站将进一步支撑西北清洁能源外送，保障跨区电网电力供应。这项技术不仅为中国西电东送战略和双碳目标提供了新的支撑，也为全球大容量直流输电贡献了一份创新、可靠的中国方案。（此文出自见道官网www.seetao.com未经允许不得转载否则必究，转载请注明见道网+原文链接）见道网基建工程栏目编辑/杨贝华