GBT 47675-2026 柔性直流输电用冷却设备标准立项发展报告

柔性直流输电用冷却设备标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CoolingEquipmentforFlexibleHVDCTransmission摘要关键词：柔性直流输电；冷却设备；国家标准；技术规范；换流阀；标准立项1引言1.1研究背景在全球能源转型与我国“碳达峰、碳中和”战略目标的双重驱动下，以风电、光伏为代表的可再生能源装机容量持续快速增长。国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出，要加快新能源开发利用，推进电力系统向适应大规模高比例新能源方向演进。柔性直流输电技术凭借其可控性好、响应速度快、无换相失败风险以及与弱电网连接能力强等技术优势，已成为远距离大容量海上风电送出、大型新能源基地并网以及城市电网增容改造的首选方案。截至2026年，我国已建成投产的柔性直流输电工程包括：±800kV乌东德—广东广西特高压多端柔性直流示范工程、±500kV张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程、±420kV渝鄂背靠背柔性直流工程以及多个海上风电柔性直流送出工程等。随着柔性直流输电电压等级不断提升、输送容量持续增大，换流阀功率模块的功率密度和发热量显著增加，对冷却系统的散热能力、运行可靠性和环境适应性提出了更为严苛的要求。1.2冷却设备在柔性直流输电系统中的重要性柔性直流输电换流阀由大量电力电子器件（如IGBT、二极管等）构成，运行中产生的热量若不及时耗散，将直接影响器件的结温水平，进而制约换流阀的载流能力和使用寿命。相关研究表明，电力电子器件的失效率与其工作温度高度相关，结温每升高10~15℃，器件寿命约缩短一半。因此，冷却设备作为换流阀热量管理的关键环节，其重要性不言而喻。目前，柔性直流输电工程用冷却设备主要采用水冷和风冷两种方式，其中大容量换流阀普遍采用去离子水冷却系统。该系统由主循环泵组、冷却塔/换热器、离子交换回路、膨胀补偿装置、电加热装置、传感与控制系统等组成，具有冷却容量大、散热效率高、响应速度快等技术特征。然而，由于长期缺乏专门的国家标准，冷却设备在系统设计、部件选型、保护配置、控制策略等方面仍存在技术要求和检验方法不一致的情况，一定程度上影响了设备质量的均一性和运行维护的规范性。1.3标准编制目的本标准的编制旨在从冷却设备的设计、制造、试验、验收及运行维护等方面系统提出技术要求，建立健全柔性直流输电用冷却设备的标准体系，促进设备质量的提升和技术的规范化发展，为工程的规划设计、设备招标、质量监督和运行管理提供统一的技术依据。2国内外相关标准概况2.1国际标准现状目前，国际电工委员会（IEC）尚未发布专门针对柔性直流输电用冷却设备的专用标准，仅在其他相关标准中对冷却系统的接口和性能提出了原则性要求：-IEC60700-1（电力电子变流器用晶闸管—第1部分：特性测试方法）和IEC62501（用于高压直流输电的电压源换流器阀）等标准规定了换流阀的基本技术要求，对冷却系统仅给出边界条件和接口要求，不涉及具体的设计、制造和试验方法。-IEC60068系列标准提供了电工电子产品环境试验的通用方法，可作为冷却设备环境适应性试验的参考依据。-部分国际知名制造商（如ABB、西门子、日立能源等）制定有内部企业规范，但未公开形成国际标准。2.2国内标准现状国内与柔性直流输电用冷却设备相关的标准主要包括：-GB/T30425—2013《高压直流输电换流阀水冷却设备》：该标准对常规直流输电换流阀水冷却设备的技术要求、试验方法等进行了规定，但主要面向电网换相换流器（LCC）技术路线，其技术参数和设计要求不完全适用于采用电压源换流器（VSC）技术的柔性直流输电工程。-GB/T35712—2017《高压直流输电换流阀冷却系统检修规范》：侧重于检修维护方面的操作要求，覆盖范围有限。-部分行业标准和企业标准（如NB/T系列标准、国家电网公司Q/GDW系列企业标准）虽涉及柔直换流阀冷却系统的部分内容，但其适用范围和使用层级有限，权威性和普适性不足。综合分析，国内在柔性直流输电用冷却设备方面尚无系统、完整的国家标准，亟需结合柔性直流输电技术的特殊需求和工程实践经验，编制专项标准以填补空白。2.3标准空白的影响由于标准的缺失，工程实践中存在以下突出问题：（1）各厂家在冷却设备的容量设计裕度、材料选型、保护配置及控制策略等方面存在较大差异，不利于电网安全稳定运行；（2）设备招标时缺少统一的技术规范，导致评标标准不明确，难以实现公平公正的设备比选；（3）设备验收和运维缺乏具体、可操作的技术依据，给后续运维检修带来困难。3标准主要内容3.1标准范围本标准规定了柔性直流输电用冷却设备的术语和定义、使用条件、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输与贮存等方面的内容。标准适用的冷却设备范围涵盖：与柔性直流输电换流阀配套使用的闭式水冷却设备、开式水冷却设备及风冷设备等类型，适用电压等级覆盖±10kV及以上的柔性直流输电工程。3.2标准编制原则本标准的编制遵循以下原则：3.2.1科学性原则标准内容的确定建立在扎实的理论分析和工程实践基础上，各项技术指标经过充分的试验验证和数据分析。3.2.2协调性原则在标准结构和技术要求上充分协调国内相关标准，借鉴IEC、IEEE等国际先进技术成果，确保标准的兼容性和开放性。3.2.3先进性原则充分吸纳当前柔性直流输电冷却技术的最新发展成果，体现行业的技术进步方向。3.2.4可操作性原则技术要求与试验方法相匹配，兼顾设计制造单位和检验检测机构的实际可操作性。3.3主要技术内容3.3.1使用条件规定了冷却设备在正常使用条件下的环境温度、相对湿度、海拔高度、水质要求及地震烈度等适用条件。考虑到柔性直流输电工程的地理分布特点，标准覆盖了从高海拔（如川藏地区）至高湿、高盐雾（如沿海地区）等多种环境场景。3.3.2技术要求-冷却能力：规定了额定冷却容量、进/出水温度、流量和压力等技术参数及其允许偏差范围。要求冷却设备在规定的环境温度条件下应能满足换流阀满载运行时的散热需求，并留有适当的设计裕度。-主循环系统：对主循环泵组的流量、扬程、效率、冗余配置、切换方式等提出了要求。运行泵发生故障时，备用泵应能自动投入运行，切换时间需满足换流阀的温度保护要求。-去离子与水质要求：明确了冷却介质（去离子水或冷却液）的电导率、pH值、溶解氧、颗粒度等水质指标限值及在线监测要求，防止因冷却液电导率超标导致电气安全隐患。-温度控制与调节：对冷却系统的温度控制精度、控制策略和响应时间提出了要求，保证在不同环境温度和负荷工况下换流阀入口冷却液温度维持在允许范围内。为提升节能效果，标准还鼓励采用变频调速等技术实现冷却容量的自动调节。-保护与告警：规定了温度越限、流量不足、压力异常、液位过低、水质劣化等故障情况下的保护动作和告警功能要求，确保在异常工况下冷却设备能及时、准确地发出告警信号或联动保护动作。-电气与电磁兼容性：规定了冷却设备电气系统的绝缘要求、防护等级（通常不低于IP54）以及电磁兼容性要求，确保其在换流站复杂的电磁环境中可靠运行。-结构与材料：对冷却设备的结构设计、材料选择及防腐处理提出了要求。与冷却介质直接接触的部件应采用耐腐蚀材料或不锈钢材质，管道连接应可靠密封。-噪声与振动：规定了冷却设备在额定工况下的噪声限值和振动要求，保护运行人员的职业健康。-可靠性与冗余设计：对冷却设备各关键部件的设计寿命和可靠性指标提出了要求，冗余配置应从系统层面保证单点故障不影响冷却功能的持续有效执行。3.3.3试验方法规定了冷却能力试验、温升试验、水力特性试验、电气试验、噪声试验、环境适应性试验等试验项目及其具体方法，确保各项技术要求可以通过标准化的试验手段进行统一验证。3.3.4检验规则将检验分为型式检验、出厂检验和现场交接试验三类，并分别规定了相应的检验项目、抽样方案和合格判据。4主编单位介绍本标准的主要起草单位为中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）。中国电科院成立于1951年，是国家电网有限公司直属的科研院所，也是我国电力行业综合性的权威研究机构，拥有电网安全与节能国家重点实验室、电力系统碳中和研究中心等国家级研发平台。在柔性直流输电技术领域，中国电科院深度参与了我国多项重大柔直工程的技术攻关与系统调试，包括张北柔直电网示范工程、乌东德—广东广西特高压多端柔直工程及多个海上风电送出工程，积累了丰富的冷却设备设计选型、型式试验、现场调试和运行评估经验。中国电科院建有国际先进的高压大功率电力电子试验平台和冷却系统综合试验装置，具备开展冷却设备热性能试验、长时运行可靠性试验、环境适应性试验、电磁兼容试验等全项试验的能力。中国电科院长期承担电力行业标准化技术归口管理工作，是全国高压直流输电设备标准化技术委员会（SAC/TC333）的秘书处单位，主持或参与制修订国家标准和行业标准百余项。依托丰富的工程经验和坚实的科研实力，中国电科院作为本标准的第一起草单位，牵头组织行业内主要换流阀制造商、冷却设备制造企业、设计院和运检单位共同完成了标准编制工作。5结论与展望5.1结论柔性直流输电用冷却设备是保障柔性直流输电系统安全稳定运行的重要辅助设备，其质量水平直接关系换流阀乃至整个输电系统的可靠性。本标准的制定填补了国内外柔性直流输电用冷却设备领域标准的空白，具有以下重大意义：（1）为柔性直流输电工程中冷却设备的设计制造、检验验收及运行维护提供了统一的技术依据，有利于规范市场秩序、保障设备质量，促进行业健康有序发展。（2）标准的制定实施将有助于提升国产柔性直流输电成套装备的自主可控能力和国际竞争力，增强产品出口的技术可行性。（3）标准的发布有利地支撑了我国以新能源为主体的新型电力系统建设，为实现“双碳”目标和能源转型提供了可靠的技术保障。5.2展望随着柔性直流输电技术向更高电压等级（±800kV及以上）、更大输送容量（10GW级）、更深海域（海上平台）等方向持续发展，以及轻型化、紧凑化、免维护等新需求的不断涌现，冷却设备技术将持续演进。后续将根据技术发展和工程应用的需要，适时启动本标准的修订和更新工作。同时，建议依托该标准的实施，建立柔性直流输电用冷却设备质量信息反馈机制，持续跟踪产品的运行状况并开展后评估工作。此外，还应积极推进该标准的国际化进程，适时向IEC提交标准提案，推动我国在柔性直流输电冷却技术领域从“跟随者”向“引领者”转变，为全球直流输电技术的发展贡献中国标准和中国智慧。参考文献[1]国家标准化管理委员会.柔性直流输电用冷却设备:GB/T47675—2026[S].北京:中国标准出版社,2026.[2]国家发展改革委,国家能源局.“十四五”现代能源体系规划[Z].2022.[3]中国电力科学研究院.柔性直流输电关键技术及工程应用[M].北京:中国电力出版社,2023.[4]IEC.Voltagesourcedconverter(VSC)valvesforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)powertransmission:IEC62501:2024[S].Geneva:IEC,2024.[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.高压直流输电换流阀水冷却设备:GB/T30425—2013[S].北京:中国标准出版社,2013.[6]中华人民共和国国家质