科技日报创造12项世界第一，全球首个直流电网正式投运
世界首个直流电网——张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程 ， 在经过了168小时调试和试运行之后 ， 于6月29日正式投运 。 张北地区富集的可再生能源成功接入首都电网 ， 2022年北京冬奥会所有场馆实现奥运史上首次100%清洁能源供电有了保障 ， 北京全市用电负荷的1/10也就此实现清洁化 。 
文章图片
张北柔直工程鸟瞰
“此前所有的电网都是交流电网 。 ”国家电网有限公司有关负责人表示 ， 由于受交、直流输电本身技术特性所限 ， 直流输电主要用于点对点、远距离、大容量电源外送 ， 而不能组网；交流输电则可以满足常规电源送出和电网互联需求 ， 且成本低 。
以风电、光伏发电为代表的“随机性、波动性、间歇性可再生能源的大规模接入 ， 对传统输电方式提出了巨大挑战” ， 按国网公司特高压部主任王绍武的说法 ， 可再生能源接入电网 ， “遇到原理性障碍” 。
对此 ， 国网经研院直流中心主任乐波解释 ， 交流电网需要同时关注有功和无功平衡 ， 功率流向是靠电网的自然阻抗特性分布 ， 可控性差 ， 不灵活；而直流输电能够平抑随机波动的功率 ， 保证负荷平稳供电 ， 更适合大规模可再生能源接入 ， 但由于“直流电流没有过零点 ， 直流断路器、大容量换流阀等设备研发难度大 ， 控制系统复杂” ， 在柔性直流技术成熟之前 ， “直流组网很难实现” 。
柔性直流（flexible）是20世纪90年代兴起的以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术 。 国网冀北电力建设部主任田生林用“一个完全可控的水泵”来比喻 ， 它能够精准控制水流的方向、速度和流量 ， 从水源地准确地供水给用户；某个水管坏了 ， 可借助其他水管继续供水 ， “这在传统交流电网是不可想象的” 。
田生林分析 ， 这一“柔性”、灵活特征 ， 缘于它采用最先进的电压源型换流器（VSC）和类似集成电路的全控器件（IGBT） ， 与传统直流采用类似开关的半控型晶闸管器件相比 ， “可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活” ， 能够有效抑制交流电压波动 ， 减少功率波动对受端电网的影响 ， 所以是破解新能源大规模并网消纳难题的“金钥匙” 。
配制出这把“金钥匙” ， 却不是一件容易的事情 。 王绍武指出 ， 柔直技术在大规模可再生能源送出等场景的工业化应用 ， 面临组网技术空白、输电能力受限、运行可靠性低等三大世界级技术难题 ， 都极具挑战性 。 
文章图片
±500千伏康保换流站施工现场 ， 施工人员正在吊装桥臂电抗器 。
张北柔直工程总投资125亿元 ， 新建张北、康保、丰宁和北京4座换流站 ， 额定电压±500千伏 ， 额定输电能力450万千瓦 ， 输电线路长度666千米 。 张北、康保换流站为送电端 ， 接入新能源 ， 丰宁站为调解端 ， 接入抽水蓄能 ， 北京站为接收端 ， 接入首都负荷中心 。 工程于2017年12月获国家发改委核准 ， 2018年2月开工建设 。
工程采用我国原创、领先世界的柔性直流电网新技术 ， 创造了12项世界第一 ， 在上述三大世界级挑战上均取得突破：提出并攻克柔性直流组网技术 ， 建成世界首个真正具有网络特性的直流电网；将柔性直流的输电容量提升至常规直流水平 ， 攻克了制约我国柔性直流发展的关键核心问题；将柔性直流的可靠性提升至常规直流水平 ， 使柔性直流输电的大规模工业化应用成为可能 。 
文章图片
国网方面表示 ， 张北柔直工程采用全新的柔性直流电网技术 ， 获得了超越新能源特性和常规输电技术的高可控性 ， 从根本上提高了电网对可再生能源的驾驭能力 。 大规模清洁能源可不依赖交流电网的有无和强弱 ， 不需要传统能源发电的支撑 ， 直接孤岛接入柔直电网 。 以柔直电网为中心 ， “多点汇集” ， “多能互补” ， “时空互补” ， “源网荷协同” ， 实现可再生能源侧自由“波动”发电和负荷侧可控“稳定”供电 ， 解决“纯”清洁能源大规模消纳难题 。
推荐阅读
- 科技日报|南方暴雨洪水频发，乘客搭乘高铁出行有影响吗？
- 人民日报|英政府禁用华为引争议：将致英国创造力停滞数十年
- 基金|大咖解盘｜嘉实姚志鹏：市场回调为新基金创造较好的建仓窗口期
- 科技日报|上半年农产品市场运行情况如何？农业农村部：总体平稳
- 科技日报|南京东山：重大项目为新兴产业注入新动能
- 股票|中签率仅0.0004%，这只精选层个股创造新纪录！5只中4只，有“一手党”成功率高达80%！
- 发展|启动数字经济新引擎 15种新业态新模式创造发展新机遇
- 浙江新闻in宁波|象山这个新厂房投产，车间高39米创造宁波单层厂房高度新纪录
- 科技日报部分APP组团“偷窥”隐私，十几分钟访问数据两万余次
- 科技日报摩天大楼热该降温了，从“拔高”到“限高”“降高”