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舉。

那么，如何實現“全綠電”供應，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——張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程(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，執行！”隨著運行人員一聲令下，張北換流站閥廳內的刀閘和4座直流斷路器順利合閘，主控室監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。

張北風電、太陽能發電資源十分豐富，素有“風的故鄉、光的海洋”美譽，開發條件十分優越，規模高達8500萬千瓦，是國家規劃的大型可再生能源基地。

“張北柔直工程顯著提升了當地新能源外送能力。這項工程每年可向北京輸送約140億千瓦時綠色電力，供應北京市大約1/10的用電量，其中包括直接滿足北京冬奧會北京、延慶兩個賽區場館用電需求，加上張家口賽區冬奧場館就地消納當地綠色電力，使得北京冬奧會場館實現奧運歷史上首次100%使用綠色電力的目標。”國網冀北電力有限公司建設部主任田生林介紹。

記者了解到，該工程2018年2月開工后，建設者們攻堅克難，確保施工質量和進度，2019年12月完成建設任務。隨后，工程進入調試階段，2020年6月25日成功通過全面嚴格的調試試驗和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。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，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。

細節成就世界領先原創技術

張家口地區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，大規模新能源并網是世界性難題。張北，又有何破解之招？

據介紹，張北柔直工程采用我國原創、領先世界的柔性直流電網新技術，具有可控能力強、功率調節速度快、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的影響，有效解決風電、光伏等間歇式能源發電并網安全問題。

“將交流電轉化為直流電是有效實現電力從源頭輸送到客戶端的方法之一，直流電遠距離傳輸的速度更快。”為這項工程提供換流閥的南瑞繼保電氣有限公司技術負責人表示。

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化為直流電，當直流電到達城市電網后，新的換流站再度上演“變形記”，能量便可轉換為交流電供家庭使用。

而確保換流站正常運行起關鍵性作用的“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，成就張北柔性直流工程創下12項世界第一，有效解決了張北地區綠色電力“并不上”“送不出”“難消納”三大難題，將張家口大規模、不穩定的可再生能源進行多點匯集，形成穩定可控的電源，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的26個冬奧會場館用電需求，每年節約標準煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。