截至2016年底，我國風電和太陽能并網裝機容量分別達到1.47億千瓦和7800萬千瓦，均居世界首位。我國風電和光伏等可再生能源一躍而起成為我國能源轉型的重要引擎之一。然而，事實證明，傳統(tǒng)技術聯(lián)網在面對可再生能源接入時似乎顯得并不“給力”。太陽能、風能等可再生能源由于必須依賴輸電網架構才能實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)和遠距離輸送更加劇了其局限性，而采用交流輸電技術或傳統(tǒng)的直流輸電技術聯(lián)網則顯得很不經濟。 那么，問題來了……如何解決可再生能源入網難的問題？如何提高可再生能源的使用效率？又如何破解清潔能源發(fā)展的瓶頸？在張北這片區(qū)域，我們或許可以找到部分答案。2月8~9日，國家電網公司張北可再生能源柔性直流電網示范工程 （簡稱：“張北柔直電網工程”）設計啟動會在京召開。這個曾經“壩上一陣風，從春刮到冬”的張北地區(qū)在得到柔性直流輸電技術的支持后，勢必更加備受矚目。
輸電技術新生代輸電中的“戰(zhàn)斗機”
張北柔直電網工程作為世界首個柔性直流環(huán)網工程，其柔性直流電網送出方式實現(xiàn)了風、光、儲多能互補，這對于河北張家口地區(qū)的新能源送出和北京市接納新能源電量十分必要。更深層次地說，對于我國能源生產和消費革命起到了科技引領示范作用。
在這項國家級電網示范工程項目中，著重要提到的一款“明星”技術———柔性直流輸電技術。得益于其快速靈活的可控性、高度的緊湊性以及優(yōu)良的環(huán)境適應性，使得大規(guī)?？稍偕茉锤咝Ы尤搿３酥?，該項技術還可提供適應性更強的接納、傳輸模式，提高電網大規(guī)模遠距離輸電能力，將為新能源的高效利用及電網發(fā)展帶來革命性的變化，在未來必將是推進能源結構轉型和實現(xiàn)大范圍能源互聯(lián)的重要手段。國網智能電網研究院副院長湯廣福就曾表示：當前，我國發(fā)電方式發(fā)生了變革，可再生能源比例加大。未來，全球能源互聯(lián)網可大規(guī)模接入可再生能源。因此，柔性直流輸電技術是必不可少的。
正是這款高端、先進、上檔次的輸電技術將不穩(wěn)定的清潔能源多點匯集，形成穩(wěn)定可控的電源，并充分利用區(qū)域大規(guī)模風、光的互補特性與抽蓄的靈活調峰特性，打造靈活的能源交互平臺，解決清潔能源“并不上”、“送不出”、“難消納”三大問題。它如同一體化輸電“戰(zhàn)斗機”必將在未來電網形態(tài)發(fā)展的藍天形成主導。
示范樣板建成單端容量最大工程
柔性變電站、奧運低碳綜合配套智能電網……張北地區(qū)未來的規(guī)劃就是在 “追風逐日”中，依托風能和太陽能打造新能源互聯(lián)網的“樣板間”。 張北柔直電網工程輸電線路以張北站、康保站、豐寧站三個±500千伏送端柔性直流換流站和北京站±500千伏受端柔性直流換流站共4個柔性直流換流站為依 托形成直流環(huán)網，分9段線路，全線路徑總長度618.7千米。
圍繞高壓大容量及直流構網的應用需求，該項目將自主研制滿足±500千伏、300萬千瓦柔性直流電網工程的換流閥樣機，構建不低于4000獨立節(jié)點的閥控系統(tǒng)實時閉合數字仿真測試平臺，建設多能源互補交直流協(xié)調控系統(tǒng)。
張北柔直電網工程匯集了大規(guī)模風電、光伏、儲能、抽蓄等多種形態(tài)能源的輸送方式，電壓等級±500千伏、單端容量更是達到世界最大的300萬千瓦。
通過兩端300萬千瓦換流站匯集張北地區(qū)的風電，另一端150萬千瓦換流站接入當地抽水蓄能，并通過一端300萬千瓦換流站接入北京電網，每年可為北京地區(qū)提供26億千瓦時的清潔能源，同時還可有效緩解張北地區(qū)高比例可再生能源的高效接納和外送問題，預計可減少因棄風、棄光造成的經濟損失達3億元以上，并將提高可再生能源電力占京津冀電力消費比重，服務低碳奧運專區(qū)建設。
會師張北技術支撐能源結構轉型
由于張北柔直電網工程的核心技術和關鍵設備均為國際首創(chuàng)，且匯集了多種形態(tài)能源輸送方式，其前期的勘測設計任務可謂是舉足輕重。原始創(chuàng)新難度大，各相關單位需全面梳理工程建設的關鍵技術和核心問題，達到深度融合。
2月6日，中國能建中國電力工程顧問集團、浙江省電力設計院、江蘇省電力設計院、安徽省電力設計院等單位集體中標張北柔直電網工程多項勘測設計任務。中國能源建設集團這次可謂集而成團，聚而發(fā)力，奏響新一年“開門紅”的樂章。
除此之外，中國電建河南省電力勘測設計院、國家電投國核電力規(guī)劃設計研究院等多家單位也中標相關標段。
群英薈萃齊爭艷，各家單位雖然承擔標段不同，但本著萬變不離其宗，再難再復雜的工程也有其不變規(guī)律的態(tài)度，他們以工匠精神做勘設，彰顯出信心與能力。
其中，中國能建浙江院中標張北柔直電網工程換流站設計分標包1———張北換流站勘察設計。張北換流站包括直流和交流兩部分，直流部分建設1座換流站，安裝 2臺150萬千瓦柔性直流單元，交流部分本期新建500千伏出線1回，220千伏出線12回。
中國能建江蘇院中標張北柔直電網工程直流線路包5———豐寧換流站—赤城縣曹家村勘測設計。同時該院還承擔了全線的防雷接地專題研究報告。由于柔直系統(tǒng)對線路可靠性要求極高，該工程還首次采用全線同塔架設金屬回線的技術方案，又有單、雙回路的不同組合，防雷接地設計是一個全新的挑戰(zhàn)。
中國能建中電工程東北院中標張北柔直電網工程包8標段設計任務。目前，該院對于金屬回路線的型式選擇、導線與金屬回流線的布置方案以及導線對金屬回線的電磁影響已開始進行可研資料的梳理、消化。
中國能建安徽院中標張北柔直電網工程線路部分包1———張北—康保換流站的勘測、設計任務。該院目前已成立工程設計項目組，正著手在初設階段提前開展現(xiàn)場踏勘、收資、協(xié)議辦理等工作，針對優(yōu)化路徑的重點和難點，盡可能地降低線路建設 對當地有關設施的影響。
中國電建河南省電力勘測設計院中標張北柔直電網工程輸電線路勘察設計包3標段，項目的中標填補了該院±500千伏直流輸電線路設計的空白,也是該院首次涉足柔性直流輸電領域。
國核電力規(guī)劃設計研究院中標包6———赤城縣曹家村—京新高速北側雙回路分界塔段線路工程設計，這是該院在柔性直流工程設計領域的巨大突破。
“探討構建全球能源互聯(lián)網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”是我國在聯(lián)合國發(fā)展峰會的倡議。而柔性直流輸電技術正是構建智能電網和全球能源互聯(lián)網最具特色的技術之一。
“會師張北”所取得的創(chuàng)新成果，必將給輸電方式和電網架構帶來重要的變革，為我國電網技術升級、能源結構轉型提供重要技術支撐，也為實現(xiàn)全球能源互聯(lián)、落實“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃奠定堅實基礎。(孫超 吳振華 劉琳 楊學芳 李軼 鐘小江對本文亦有貢獻）
