長風(fēng)起張北，“綠電”送京畿。地處河北省西北部、內(nèi)蒙古高原南緣的張北地區(qū)“風(fēng)光”資源豐富。通過張北柔直工程，每年有140億千瓦時清潔電量輸入北京地區(qū)，約占北京市年用電量的1/10。

“綠電”清潔環(huán)保，卻也存在隨機(jī)性、間歇性、波動性等弱點(diǎn)，需要一整套穩(wěn)定高效的智慧電網(wǎng)加以支撐。近年來，國網(wǎng)冀北電力有限公司以改革賦能，以科技助力，搭建新能源供給消納體系，全面提升能源安全保障能力。

智慧護(hù)駕：“綠色高速”通京畿

柔性直流輸電技術(shù)響應(yīng)速度快、可控性好、適應(yīng)性強(qiáng)，被認(rèn)為是提升電網(wǎng)接納“綠電”能力的“金鑰匙”。長期以來，各國對相關(guān)核心技術(shù)與裝備嚴(yán)格保密。

2020年6月，全長666公里的張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程竣工投產(chǎn)，它是世界首個具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)工程，為破解新能源大規(guī)模開發(fā)和消納的世界級難題提供了“中國方案”。

作為輸送“綠電”的“智慧高速”，張北柔直工程由我國自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行，創(chuàng)造12項(xiàng)世界第一?？蒲腥藛T闖過數(shù)道難關(guān)，攻克了柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升三大技術(shù)難題。

“這是世界上最大容量交流耗能裝置，可以避免因交流電壓抬高而損壞設(shè)備，相當(dāng)于給電網(wǎng)裝上安全氣囊；這是世界上最高電壓等級開斷能力最大的直流斷路器，能在3毫秒內(nèi)快速分?jǐn)喑笾绷鞴收想娏?，還能重新合閘，保障電力輸送不中斷；這是世界上第一個真正具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)，可靠性世界領(lǐng)先……”在張北柔直工程中都換流站，高級工程師金海望向半月談記者詳解這些聽起來拗口卻領(lǐng)先世界的“黑科技”。

作為張北柔直工程的重要送端，中都換流站直接與風(fēng)電、光伏新能源場站連接?！昂帽纫粭l條水質(zhì)和水量各不相同支流全都突然匯入干流，控制難度大?！苯鸷Ｍf，中都換流站既像水廠一樣提升“綠電”質(zhì)量，又像水庫一樣控制流量，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

“風(fēng)電光伏就像兩匹桀驁的野馬。我們要馴服它，給它系上韁繩，配上馬鞍，加上鞭子。”國網(wǎng)冀北電力有限公司副總經(jīng)理李阿勇這樣比喻。2023年3月，張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程榮獲第七屆中國工業(yè)大獎。

智能巡檢保障電力動脈安全

“變電站內(nèi)高空設(shè)備巡檢一直是難題，若無法及時發(fā)現(xiàn)缺陷，電網(wǎng)安全得不到保障?！北本┐蠊そ场⑹锥紕趧营?wù)芦@得者、高級工程師魏曉偉向半月談記者講解起無人機(jī)在變電站內(nèi)安全作業(yè)的技術(shù)要領(lǐng)。魏曉偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，開展無人機(jī)變電巡檢研究，在世界上首次提出并發(fā)明“整體絕緣無人機(jī)”，徹底消除了無人機(jī)導(dǎo)致放電的風(fēng)險(xiǎn)。

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員向半月談記者展示最新的無人機(jī)策略性自主巡檢技術(shù)。只見一架無人機(jī)從部署在郊野的固定式機(jī)巢中飛出，沿預(yù)設(shè)線路飛行，自動調(diào)節(jié)航速和高度，對電塔上的絕緣子和金具進(jìn)行近距離精細(xì)化排查。

在國網(wǎng)承德供電公司輸電全景智慧指揮中心，大屏幕實(shí)時呈現(xiàn)百公里內(nèi)電網(wǎng)線路、變電站和桿塔狀態(tài)。“這里地廣山多林茂，電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維、輸配電線路防火難度高、責(zé)任重?！惫こ處熡陂L任說，“我們創(chuàng)新研發(fā)輸電智慧運(yùn)檢體系，依托5000余套監(jiān)控裝置和人工智能輔助，實(shí)現(xiàn)全景狀態(tài)感知、集中監(jiān)控指揮、立體聯(lián)合巡檢?！?/p>

15時23分，在半月談記者采訪時，指揮中心預(yù)警系統(tǒng)突然告警。原來，位于220千伏榆河一線60號鐵塔的可視化監(jiān)測裝置抓拍到一臺作業(yè)中的大型機(jī)械正快速靠近導(dǎo)線。人工智能第一時間識別響應(yīng)，指揮中心迅速通知人員趕赴現(xiàn)場。

15時26分，值班員啟動聲光告警裝置，遠(yuǎn)程喊話并閃爍警示燈，驅(qū)離危險(xiǎn)作業(yè)；5分鐘后，大型機(jī)械逐漸遠(yuǎn)離線路；15時49分，指揮中心核實(shí)隱患已被消除。

“快速感知、快速響應(yīng)、快速解決?！庇陂L任說，從過去巡視人員兩腿跑路，到如今數(shù)據(jù)跑路；從被動式風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對，到主動式預(yù)警防范，指揮中心實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)由人工運(yùn)維向智能運(yùn)維的跨越式轉(zhuǎn)型。

在擁有世界最大人工林海的塞罕壩，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)還對區(qū)域內(nèi)線路探索使用數(shù)字孿生技術(shù)?！拔覀儗€路本體和通道進(jìn)行三維激光點(diǎn)云模型重建，在電腦上1∶1還原空間坐標(biāo)，實(shí)時監(jiān)控。一些肉眼看不到的內(nèi)部缺陷也能及時發(fā)現(xiàn)。”于長任說。

科技創(chuàng)新讓“綠電”更友好

在位于河北省張家口市的國家風(fēng)光儲輸示范基地，半月談記者登高俯瞰，高大風(fēng)機(jī)矗立草原之上，連綿起伏的光伏板在陽光下熠熠發(fā)光。

“國家風(fēng)光儲輸示范工程重在破解大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用難題。”國網(wǎng)冀北張家口風(fēng)光儲輸新能源有限公司黨委黨建部副主任梁立新說，“電能轉(zhuǎn)換是瞬間完成的，期間一旦失衡，將對電網(wǎng)帶來極大安全困擾。這好比超市進(jìn)貨，必須守住源頭，采購質(zhì)量過硬的貨品?！?/p>

為從源頭根治“綠電”的不友好特征，該基地打造世界首創(chuàng)的風(fēng)光儲輸“四位一體”聯(lián)合發(fā)電控制和調(diào)度模式，將新能源發(fā)電出力10分鐘平均波動率由30%降低至5%以內(nèi)。

在示范基地電站控制中心，顯示屏上，不同顏色曲線顯示著風(fēng)、光、儲、輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)?！跋到y(tǒng)自動調(diào)節(jié)有功功率和電壓，準(zhǔn)確執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃指令?！绷毫⑿抡f，無論風(fēng)力、光照如何波動，電站發(fā)出的電流始終平穩(wěn)。

電力作為即時消費(fèi)的特殊商品，需求端用多少電，供應(yīng)端就發(fā)多少電?；痣姍C(jī)組靈活度高，用電高峰多燒些煤，多開幾個機(jī)組就行。新能源發(fā)電的響應(yīng)能力沒那么快，必須整體謀劃供給和消納。針對此，國網(wǎng)冀北電力有限公司探索建立全國首個市場化運(yùn)營的虛擬電廠示范工程，打通發(fā)電端和用電端。

虛擬電廠沒有實(shí)體，建在“云端”，靠數(shù)據(jù)和智能控制技術(shù)運(yùn)行，為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)。它聚合用電側(cè)各類用電負(fù)荷，使用戶靈活響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰需求及調(diào)度指令；同時集中分布式電源、儲能等可調(diào)資源，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)多能互補(bǔ)、負(fù)荷側(cè)雙向互動、儲能靈活調(diào)劑。

“在電網(wǎng)負(fù)荷過高、電力供應(yīng)緊張時，用戶把不重要的負(fù)荷騰出來，就能在虛擬電廠的交易平臺換錢；夜間風(fēng)電出力大，則鼓勵用戶多用電?！眹W(wǎng)冀北張家口風(fēng)光儲輸新能源有限公司數(shù)據(jù)技術(shù)室主管張文煜說，虛擬電廠“削峰填谷”，可減少電網(wǎng)和尖峰電源建設(shè)，實(shí)現(xiàn)用戶、電網(wǎng)公司、發(fā)電企業(yè)多方降本共贏。

國網(wǎng)冀北電力有限公司董事長、黨委書記張瑋表示，下一步，將繼續(xù)全面深化改革，爭創(chuàng)新型電力系統(tǒng)示范標(biāo)桿，打造能源轉(zhuǎn)型最佳實(shí)踐；爭創(chuàng)高質(zhì)量發(fā)展標(biāo)桿，打造一流省級電網(wǎng)企業(yè)；努力爭做能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的最強(qiáng)推動者、最快先行者、最優(yōu)引領(lǐng)者。