科技支撐碳達峰碳中和

隨著冬奧倒計時的“滴答”聲響，第24屆冬季奧林匹克運動會各項“涉奧”工程在緊鑼密鼓地高效推進。“綠色辦奧”是北京冬奧會的重要理念之一，全部場館100%使用清潔能源供電更將是奧運史上的創(chuàng)舉。

那么，如何實現(xiàn)“全綠電”供應(yīng)，助力碳中和？科技日報記者來到距離京城270公里的壩上地區(qū)——張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗示范工程(以下簡稱張北柔直工程)，探尋其背后的秘密。

張北“風光”點亮冬奧場館

“合閘，執(zhí)行！”隨著運行人員一聲令下，張北換流站閥廳內(nèi)的刀閘和4座直流斷路器順利合閘，主控室監(jiān)控大屏上的光伏功率曲線開始逐步上升——張北柔直工程正式投入運行。這意味著，源自張家口的綠色電力從此接入北京電網(wǎng)。

張北風電、太陽能發(fā)電資源十分豐富，素有“風的故鄉(xiāng)、光的海洋”美譽，開發(fā)條件十分優(yōu)越，規(guī)模高達8500萬千瓦，是國家規(guī)劃的大型可再生能源基地。

“張北柔直工程顯著提升了當?shù)匦履茉赐馑湍芰?。這項工程每年可向北京輸送約140億千瓦時綠色電力，供應(yīng)北京市大約1/10的用電量，其中包括直接滿足北京冬奧會北京、延慶兩個賽區(qū)場館用電需求，加上張家口賽區(qū)冬奧場館就地消納當?shù)鼐G色電力，使得北京冬奧會場館實現(xiàn)奧運歷史上首次100%使用綠色電力的目標。”國網(wǎng)冀北電力有限公司建設(shè)部主任田生林介紹。

記者了解到，該工程2018年2月開工后，建設(shè)者們攻堅克難，確保施工質(zhì)量和進度，2019年12月完成建設(shè)任務(wù)。隨后，工程進入調(diào)試階段，2020年6月25日成功通過全面嚴格的調(diào)試試驗和168小時試運行，6月29日正式投運。

聚焦綠色辦奧，打造清潔低碳奧運專區(qū)。張北柔直工程總投資125億元，新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦，輸電線路長度666千米。其將張北新能源基地、豐寧儲能電源與北京負荷中心可靠互聯(lián)，大幅提升能源供給的清潔比重，為冬奧會提供堅強、充裕的綠色能源保障。

細節(jié)成就世界領(lǐng)先原創(chuàng)技術(shù)

張家口地區(qū)是我國重要的新能源基地。由于新能源固有的隨機性、波動性等特征，大規(guī)模新能源并網(wǎng)是世界性難題。張北，又有何破解之招？

據(jù)介紹，張北柔直工程采用我國原創(chuàng)、領(lǐng)先世界的柔性直流電網(wǎng)新技術(shù)，具有可控能力強、功率調(diào)節(jié)速度快、運行方式靈活等特點，能夠有效抑制交流電壓波動，減少功率波動對受端電網(wǎng)的影響，有效解決風電、光伏等間歇式能源發(fā)電并網(wǎng)安全問題。

“將交流電轉(zhuǎn)化為直流電是有效實現(xiàn)電力從源頭輸送到客戶端的方法之一，直流電遠距離傳輸?shù)乃俣雀臁?rdquo;為這項工程提供換流閥的南瑞繼保電氣有限公司技術(shù)負責人表示。

猶如“神操作”，該公司制造的換流站可將風力渦輪機的能量轉(zhuǎn)化為直流電，當直流電到達城市電網(wǎng)后，新的換流站再度上演“變形記”，能量便可轉(zhuǎn)換為交流電供家庭使用。

而確保換流站正常運行起關(guān)鍵性作用的“幕后”是泵制造商格蘭富提供的解決方案。“由于換流站運行時會產(chǎn)生大量熱量，冷卻工作顯得尤為重要，格蘭富蘇州工廠特別設(shè)計NKG和CRN水泵，并且為水泵鑄就堅固底座，讓其在換流站冷卻過程中牢牢‘盤踞’原地，不至于因強震動而損壞。”格蘭富中國高級銷售工程師余勇輝介紹說。

正是諸多這樣過硬的細節(jié)，成就張北柔性直流工程創(chuàng)下12項世界第一，有效解決了張北地區(qū)綠色電力“并不上”“送不出”“難消納”三大難題，將張家口大規(guī)模、不穩(wěn)定的可再生能源進行多點匯集，形成穩(wěn)定可控的電源，向北京輸送綠色電力。

特別值得一提的是，該工程投產(chǎn)后，能夠滿足700萬千瓦新能源裝機的外送和消納需求，全面滿足北京及張家口地區(qū)的26個冬奧會場館用電需求，每年節(jié)約標準煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。