江苏省电机工程学会庆祝2025“全国科技工作者日”系列报道之二 蔡晖：打造交直流混联电网，实现江苏电网转型升级

编者按：为大力弘扬科学精神，激发科技工作者奋斗热情，在2025年“全国科技活动周”、第九个“全国科技工作者日”来临之际，江苏省电机工程学会组织采访报道一批学会会员中的优秀科技工作者，向全体会员和全社会展示江苏电机工程领域的优秀科技工作者风采，激励和引导广大科技工作者切实加强科学道德和学风建设，坚持守正创新，为电机工程领域科技自立自强贡献力量。

蔡晖是江苏省电机工程学会会员、中国电机工程学会会员，中共党员，研究员级高级工程师，现任国网江苏省电力有限公司经济技术研究院输电网规划专责；获聘国网江苏省电力有限公司三级专家、直流输电技术柔性专家团队成员；主持和参与多项国网公司科技项目、江苏公司科技攻关项目；第一作者发表论文30余篇，第一完成人授权专利15余项，作为主要完成人发布标准3项，荣获国网科技进步一等奖等省部级奖项6项；获评2024年度江苏省电力科技人物奖。年满40岁的他通过应用柔性交直流输电技术，打造交直流混联电网，努力实现江苏电网的转型升级。

初出茅庐，推动UPFC工程落地投运

2014年7月，从英国贝尔法斯特女王大学博士毕业的蔡晖，正式入职国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，加入了规划发展研究中心这个大家庭。

初出茅庐，蔡晖就接手了宁（南京）镇（镇江）常（常州）的输电网规划工作。好的电网规划方案不仅仅满足技术经济最优，同时要具备工程落地的可行性。2014年青年奥林匹克运动会的举办掀起南京河西新区建设高潮，带动了南京城市的大规模拓展和开发。“南京西环网地处南京中心城区，集聚了政府机关、高等院校等较多重要负荷。但是无论是新建输电通道还是对现有通道实施增容改造，均存在投资巨大、实施难度大的问题。”常规的规划手段已无法满足电网精益化发展的需求，该如何破局？在时任中心主任黄俊辉、师傅祁万春的启发下，蔡晖想到了利用第三代柔性交流输电装置-统一潮流控制器（UPFC）来解决南京西环网的供电瓶颈与难题。

当时世界上仅有三套UPFC装置投入运行，且均在国外。由于普遍采用GTO（门极可关断晶闸管）和低电平技术，存在GTO阀驱动复杂、损耗大，变压器结构复杂、设备占地面积大、制造成本高等缺点，因此该技术在世界的推广应用一直处于停滞状态。蔡晖通过对南京电网现状及规划的网架结构、负荷特性进行分析，提出了在南京西环网加装UPFC的规划方案设想，并推动其最终于2015年建成投运。

南京西环网220kV UPFC示范工程，是我国第一个UPFC工程，也是世界上第一个基于模块化多电平技术（MMC）的UPFC工程。该工程的投运解决了常规输变电工程方案建设难度大、无法如期投运、事故后负荷损失等重大安全风险。与常规方案相比，示范工程可节约投资6.9亿元；可提升南京西环网供电能力约60万千瓦。该工程首次采用灵活可控、结构简单、占地面积较小的MMC技术，克服了采用GTO和低电平技术的缺陷，避免了新建输电通道给城市交通、居民带来的巨大干扰，为国内高度城市化地区电网采用智能输电技术提升供电能力，破解电网建设难题起到示范作用；同时，也为蔡晖利用柔性输电技术破解电网发展难题提供了灵感与思路。  

应对挑战，打造交直流混联电网

为满足“强富美高”江苏经济发展的需求，实现“碳达峰、碳中和”目标，江苏电网作为典型的省级输电网，面临着特有的转型升级压力与挑战，主要表现为能源“增长期”和“转型期”双期叠加的矛盾。江苏电力人立足江苏能源资源禀赋和电网发展现状，以服务江苏率先碳达峰为目标，以保障能源电力可靠供应为底线，以助力新能源大规模发展和高效能利用为核心，开展了对电网转型升级的探索和实践。

直流技术以其功率调节快速灵活、不增加系统短路容量、损耗低和占地面积小等优越特性，在远距离大容量输电、异步联网、海底电缆输电等方面得到广泛应用。坚持问题导向，坚持解决问题就是创新，江苏电力人结合自身发展实际，创新提出了交流电网“嵌入”直流输电技术的规划理念，使直流输电成为区域内网交流电网的输电能力提升、运行灵活性提升的技术手段，拓展了直流输电技术的应用场景，提出了省级交直流混联电网的构建新思路。

蔡晖作为江苏公司直流输电技术柔性专家团队成员，投入了五峰山大跨越“交改直”工程中。通过规划论证、前期研究，经研院规划团队创新提出五峰山长江大跨越“交流改直流“技术方案。经过多次现场踏勘，基于现有杆塔结构“量体裁衣”，不改变原跨越塔身、塔头等杆塔结构，评估多运行工况下的杆塔荷载条件、考虑雷电过电压的跨越塔塔头间隙等技术指标，优化确定直流运行电压、电流分别为±200千伏/3000安培；按“一次规划、分期实施”的思路，规划建设三回直流，每回容量1200MW，三回总容量3600MW，是原通道输电能力的6倍。

2024年4月28日，我国首个”交流改直流”输电工程—扬州-镇江±200千伏直流输电工程竣工投产。自正式投运以来，累计输送电量约62亿千瓦时，实际运行8016小时，最大输送功率1200MW，平均负载770MW，利用小时数(累计输送电量/额定功率)为5167小时。

蔡晖作为江苏经研院直流灵活输电规划技术学科的带头人，充分发挥自身技术优势，带领学科成员，攻关在前，在直流技术路线、拓扑结构，交直流混联电网的控制策略等方面不断实现创新与突破。同时，蔡晖通过在IEC标准委员会进行提案立项，为世界解决通道输电能力不足、新增输电通道代价高昂或实施困难的电网发展难题，提出了中国方案；通过规则的制定输出构建中国电力人的“软实力”；推动直流技术的技术创新与产业升级，增强国家竞争力和全球影响力。

不忘初心 牢记使命

建设美丽中国是全面建设社会主义现代化国家的重要目标。江苏公司坚决贯彻习近平生态文明思想，牢牢把握能源保障和安全这个须臾不可忽视的“国之大者”，更好发挥科技创新、产业控制、安全支撑作用，加快构建新型电力系统，建设新型能源体系，保障电力供应，推动能源转型，更好支撑和服务江苏现代化建设，这也给每一个江苏电力人提出了更高的要求与挑战。

“不忘初心，牢记使命。”蔡晖所有的创新探索和思考，正是在责任感的鞭策之下。聚焦“双碳”目标，以蔡晖为代表的江苏经研院规划团队攻关新型电力系统规划技术，推进柔性交直流输电新技术研发应用，进一步突破江苏电网发展遇到的“苏北窝电、苏南缺电”的难题，助力江苏电网的转型升级。