国产“CLCC”：为电力“心脏”装上“起搏器”

　　在遥远的西部戈壁与广袤的山川之间，我国构建了一条横跨东西的“绿色丝路”——西电东送工程。它将新疆、甘肃等地的风、光、水清洁能源，化作几千公里外的万家灯火。

　　然而，守护这条能源主动脉的“心脏”，曾长期面临着一个困扰世界电力工业半个多世纪的“基因顽疾”——换相失败。一旦受端电网遭遇雷击或短路，这颗强大的“心脏”随时可能瞬间停摆。

　　2025年6月18日，由国家电网新型直流换流装备科技攻关团队自主研发的全球首台±800千伏/800万千瓦可控换相换流阀（CLCC）顺利通过全部试验验证，标志着我国在全球范围内率先攻克了这一世界性难题。这一重大原创成果不仅入选“2025年度央企十大国之重器”，更被誉为直流输电领域的“中国方案”。

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　　电力输送中的顽疾——“换相失败”

　　换流阀是直流输电工程中实现交流电与直流电转换的核心设备，被誉为直流输电工程的“心脏”。从遍布西部的水电站和新能源基地发出的电能，跨越上千公里输送到东部负荷中心，必须在换流站经换流阀完成交直流转换，才能点亮远方的万家灯火。

　　我们的电网普遍采用交流电，但直流电因其低损耗特性更适合大规模远距离输送。因此，在送端需要将交流电转换为直流电，在受端再将直流电转换回交流电——这一转换过程就叫做“换相”。

　　问题的症结，出在传统晶闸管换流阀的关键部件——晶闸管身上。目前，世界上直流输电工程普遍采用传统晶闸管换流阀，而晶闸管具有只能控制开通、不能控制关断的“半控”特性，在交直流电转换过程中很容易出现“换相失败”——电流未能顺利完成在不同阀臂之间的转移，导致直流输电系统功率中断甚至设备损坏，严重影响电力系统的安全稳定运行。

　　自1954年高压直流输电技术诞生以来，这一自“娘胎”带来的“顽疾”便一直困扰着学术界及工程界。如果说直流输电的“换相失败”像人的“心肌梗死”，那么一次严重的换相失败，就如同心脏骤停——不仅会导致供电中断，在极端情况下，甚至可能引发大面积的电网连锁停电。

　　长期以来，这个“基因里带来的顽疾”制约着我国中西部地区清洁能源向东部负荷中心大规模输送能力的进一步提升。

　　全球电力行业为此攻关了半个多世纪，传统的解决方案包括在换流站加装动态无功补偿设备帮助维持电压，或者优化控制保护策略提前预防，但都只能降低换相失败的发生概率，无法从根本上根除。

　　如何在保持常规直流低损耗、大容量优势的同时，彻底解决换相失败，一直被视为世界级技术难题。而这道困扰全球半个多世纪的难题，最终由“中国方案”给出了答案。

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　　给直流输电“心脏”做“搭桥手术”

　　2012年，我国直流输电尚未形成规模，换相失败带来的问题还不凸显，但由中国工程院院士汤广福带领的团队却敏锐判断：随着西电东送工程的深入推进，换相失败将成为制约我国能源转型发展的瓶颈。正是在这一年，团队开始探索换相失败问题的解决方案。然而历时5年提出的系列技术，只能抵御70%的换相失败。

　　2017年3月，团队通过召开座谈会、组织技术讨论会等方式，对换相失败问题解决思路进行了充分论证，在研究了百余种电路拓扑后一致认定：只有从电路拓扑角度入手，才能从根本上解决问题。这一判断成为改变一切的决定性转折。

　　基于这一思路，由国家电网新型直流换流装备科技攻关团队自主研发的全球首台±800千伏/800万千瓦可控换相换流阀（CLCC）应运而生。

　　可控换相换流阀技术的核心创新在于其独特的结构设计。CLCC技术融合了常规电网换相（LCC）与柔性直流（VSC）两类技术的优势，创新采用全控与半控功率器件混合的双支路结构。

　　当电网出现扰动时，该阀能够自主构建补偿电压，彻底避免因电压下降导致的换相失败，从而保障特高压直流系统千兆瓦级功率的稳定传输。

　　上海工匠、国网上海超高压公司特高压交直流运检中心副主任毛颖科用了一个生动的比喻：“相比原先的传统换流阀，可控换相换流阀好比在‘心脏’上另外架设了一根辅助主动脉，从而避免了主动脉出现异常时造成‘心脏骤停’”。

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　　为“西电东送”注入强心剂

　　这项重大原创成果的影响力，远不止于技术参数，这一技术的突破具有深远的战略意义。

　　CLCC技术具备输送容量大、损耗低、可靠性高、系统支撑能力强等突出优点，将显著增强我国“西电东送”战略通道的输电能力与运行可靠性。

　　这意味着上海、华东等负荷中心的灯火将更加稳固，西部的清洁能源得以更顺畅、更稳定地送抵千家万户，为“沙戈荒”、海上风电等大规模清洁能源的开发外送提供了坚实技术支撑。

　　从2019年组建科技攻关团队，经过持续不断的探索，到2023年6月全球首套可控换相换流阀正式投入工程运行，再到2025年±800千伏/800万千瓦级产品的成功研制，中国电力科技工作者用自主创新书写了从追赶到并跑再到领跑的跨越篇章。

　　这项技术不仅解决了长期制约高压直流输电发展的世界性难题，更为全球能源转型贡献了“中国智慧”。在“双碳”目标引领下，可控换相换流阀这一大国重器，正成为推动我国新型电力系统建设、保障国家能源安全的关键支撑力量。

　　这是我国在直流输电领域取得的重大原创成果，为解决困扰全球半个多世纪的世界性难题贡献了“中国方案”——从原理构想到产品落地，从核心器件到集成系统，实现了全方位的自主创新。正如一位科研人员所言：“世界直流输电的历史，正在由中国来续写新的篇章。”