重大項目巡禮丨12項世界第一，助“張北的風點亮北京的燈”

　　重大項目巡禮丨張北柔直工程：12項世界第一破解綠電大規(guī)模消納難題

　　日前，張北柔直工程中都換流站進行年度檢修。趙勇攝

　　在新能源領域，河北有一項超級工程，創(chuàng)12項世界第一，讓全球為之矚目。它就是張北柔性直流電網工程。

　　2850兆瓦、2870兆瓦……10月31日，張北柔直工程中都換流站主控室大屏幕上，全站向北京輸送綠電的功率數，以千分之一秒為單位持續(xù)刷新。

　　“張北的風點亮北京的燈”，這項工程助力北京冬奧會實現了奧運史上首次全時段100%綠電供應。

　　截至10月31日，張北柔直工程已安全運行1585天，累計向京津冀地區(qū)輸送綠電超355.95億千瓦時。

　　在中都換流站站長王大中眼里，數據背后是冀北電力人的創(chuàng)新與創(chuàng)造。

　　2018年初，張北柔直工程開工建設。工程新建中都、康巴諾爾、阜康和延慶4座換流站及±500千伏直流輸電線路。

　　這是世界首個四端柔性直流電網工程，技術、設備代表了最高水平。

　　7月12日拍攝的張北柔直工程中都換流站。國網冀北超高壓公司供圖

　　為何要組建柔性直流電網？

　　風起風止，日升日落，新能源的隨機性、波動性特征使得其大規(guī)模并網消納成為世界級難題。

　　王大中打了個比方：“如果說交流輸電是公路，常規(guī)直流輸電就像鐵路，那柔性直流輸電則是高鐵。后者具有快速響應、高可控性和強大適應性的特點，是有效駕馭新能源最關鍵的技術之一?！?/p>

　　籌備階段，國網冀北電力有限公司超高壓分公司面向各基層單位招募骨干人員。

　　有著二十多年變電運維經驗的王大中毅然報名，來到張北壩上，加入了工程建設大軍。

　　“張北一場風，從春刮到冬”，這是張北地區(qū)發(fā)展風電的資源優(yōu)勢，但也給工程建設帶來極大的考驗。

　　工程剛開始的時候，白天零下二十多攝氏度，晚上零下三四十攝氏度。地面凍土深度達2.6米，工程樁根本就打不下去，必須人工鑿孔，固定住樁頭。

　　就在這樣的環(huán)境下，建設者們克服困難，耗時4個月完成了3520根樁的施工。

　　更大的挑戰(zhàn)來自核心技術研發(fā)。

　　日前，張北柔直工程中都換流站開展換流閥年度檢修工作。吳楠攝

　　工程安裝的很多設備是世界首臺首套，這意味著沒有現成的經驗可循。

　　作為直流電和交流電相互轉換的橋梁，柔性直流換流閥被稱為張北柔直工程的“心臟”，是工程中技術含量最高、挑戰(zhàn)最大的主設備之一。

　　畫了數百張圖紙，提交了幾十份報告，開展數百次試驗研制換流閥樣機，經過多次迭代升級……研發(fā)人員一路摸索前行，成功研制出±500千伏/3000兆瓦級柔性直流換流閥。

　　記者看到，在中都換流站換流閥廳，高大的換流閥閥塔靜靜矗立。

　　一座閥塔由132個子模塊組成，全站共有24座這樣的閥塔。每個子模塊均可實現獨立控制。即使損壞數個子模塊，“心臟”依然能健康穩(wěn)定運行。

　　“若要實現成網運行，必須考慮發(fā)生故障時的處理方式。”在國網冀北電力有限公司高級專家金海望看來，艱巨的挑戰(zhàn)還來自故障電流的應急處置。

　　當電網系統(tǒng)發(fā)生故障時，會瞬時產生很大的故障電流，必須在短時間內將故障電流切斷。

　　向世界級難題發(fā)起攻堅，研發(fā)人員自主研制了世界上首批最高電壓等級的直流斷路器。

　　這種高壓直流斷路器，能夠在3毫秒內快速分斷超大的直流故障電流，并且還具有重新合閘的功能，保障電力輸送不中斷。

　　超級工程，要求每一個細節(jié)甚至小到螺絲的緊固都要精確無誤。

　　數百天里，金海望帶領團隊成員，足跡遍布3座換流站的每個角落，完成了30萬個螺絲的緊固工作。

　　有這樣一個場景，深深地印在了他的腦海里——壩上的冬天寒風凜冽，在一片漆黑的原野上，換流站燈火通明，如一顆璀璨的星星。

　　2020年6月29日，張北柔直工程順利投運。工程共創(chuàng)造了12項世界第一——

　　研制了世界上最高功率的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）器件，填補了國內先進功率半導體器件的空白；

　　安裝了世界上最高電壓等級、最大輸送能力的直流電纜；

　　構建了世界上第一個實現風、光和儲能多能互補的直流電網；

　　…………

　　每一項突破，都飽含了中國電力人的智慧和汗水。

　　工程先后榮獲中國工業(yè)大獎、國家優(yōu)質工程獎，建成了涵蓋柔直工程建設全過程的技術標準體系，帶動了我國電網技術和裝備制造產業(yè)升級。

　　張北柔直工程投運以來，核心技術突破的腳步從未停歇。

　　從應用數字孿生技術到建成數字換流站，從可視化設備到閥廳內無人機巡檢再到“空天地一體化”巡檢，一項項創(chuàng)新突破助力綠電進京。

　　近日，2024新型電力系統(tǒng)發(fā)展（崇禮）論壇在張家口崇禮舉行，業(yè)內大咖齊聚。

　　“新型電力系統(tǒng)建設沒有成熟先例，必須強化過程管理，匯聚各方合力，持續(xù)迭代升級。”論壇上，國網冀北電力有限公司董事長、黨委書記張瑋的發(fā)言備受關注。

　　下一步，冀北電力將依托張北柔直工程，開展張家口構網型多端柔直科技示范工程建設。通過攻關關鍵核心技術，打造世界首個單閥廳容量達到3吉瓦的緊湊型、構網型柔性直流輸電示范工程。（河北日報記者 潘文靜）