科技支撐碳達(dá)峰碳中和

隨著冬奧倒計(jì)時(shí)的“滴答”聲響，第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)各項(xiàng)“涉奧”工程在緊鑼密鼓地高效推進(jìn)。“綠色辦奧”是北京冬奧會(huì)的重要理念之一，全部場(chǎng)館100%使用清潔能源供電更將是奧運(yùn)史上的創(chuàng)舉。

那么，如何實(shí)現(xiàn)“全綠電”供應(yīng)，助力碳中和？科技日?qǐng)?bào)記者來到距離京城270公里的壩上地區(qū)——張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程(以下簡(jiǎn)稱張北柔直工程)，探尋其背后的秘密。

張北“風(fēng)光”點(diǎn)亮冬奧場(chǎng)館

“合閘，執(zhí)行！”隨著運(yùn)行人員一聲令下，張北換流站閥廳內(nèi)的刀閘和4座直流斷路器順利合閘，主控室監(jiān)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(yùn)行。這意味著，源自張家口的綠色電力從此接入北京電網(wǎng)。

張北風(fēng)電、太陽能發(fā)電資源十分豐富，素有“風(fēng)的故鄉(xiāng)、光的海洋”美譽(yù)，開發(fā)條件十分優(yōu)越，規(guī)模高達(dá)8500萬千瓦，是國家規(guī)劃的大型可再生能源基地。

“張北柔直工程顯著提升了當(dāng)?shù)匦履茉赐馑湍芰?。這項(xiàng)工程每年可向北京輸送約140億千瓦時(shí)綠色電力，供應(yīng)北京市大約1/10的用電量，其中包括直接滿足北京冬奧會(huì)北京、延慶兩個(gè)賽區(qū)場(chǎng)館用電需求，加上張家口賽區(qū)冬奧場(chǎng)館就地消納當(dāng)?shù)鼐G色電力，使得北京冬奧會(huì)場(chǎng)館實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)歷史上首次100%使用綠色電力的目標(biāo)。”國網(wǎng)冀北電力有限公司建設(shè)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(shè)者們攻堅(jiān)克難，確保施工質(zhì)量和進(jìn)度，2019年12月完成建設(shè)任務(wù)。隨后，工程進(jìn)入調(diào)試階段，2020年6月25日成功通過全面嚴(yán)格的調(diào)試試驗(yàn)和168小時(shí)試運(yùn)行，6月29日正式投運(yùn)。

聚焦綠色辦奧，打造清潔低碳奧運(yùn)專區(qū)。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(chǔ)能電源與北京負(fù)荷中心可靠互聯(lián)，大幅提升能源供給的清潔比重，為冬奧會(huì)提供堅(jiān)強(qiáng)、充裕的綠色能源保障。

細(xì)節(jié)成就世界領(lǐng)先原創(chuàng)技術(shù)

張家口地區(qū)是我國重要的新能源基地。由于新能源固有的隨機(jī)性、波動(dòng)性等特征，大規(guī)模新能源并網(wǎng)是世界性難題。張北，又有何破解之招？

據(jù)介紹，張北柔直工程采用我國原創(chuàng)、領(lǐng)先世界的柔性直流電網(wǎng)新技術(shù)，具有可控能力強(qiáng)、功率調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn)，能夠有效抑制交流電壓波動(dòng)，減少功率波動(dòng)對(duì)受端電網(wǎng)的影響，有效解決風(fēng)電、光伏等間歇式能源發(fā)電并網(wǎng)安全問題。

“將交流電轉(zhuǎn)化為直流電是有效實(shí)現(xiàn)電力從源頭輸送到客戶端的方法之一，直流電遠(yuǎn)距離傳輸?shù)乃俣雀臁?rdquo;為這項(xiàng)工程提供換流閥的南瑞繼保電氣有限公司技術(shù)負(fù)責(zé)人表示。

猶如“神操作”，該公司制造的換流站可將風(fēng)力渦輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)化為直流電，當(dāng)直流電到達(dá)城市電網(wǎng)后，新的換流站再度上演“變形記”，能量便可轉(zhuǎn)換為交流電供家庭使用。

而確保換流站正常運(yùn)行起關(guān)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(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)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(shè)計(jì)NKG和CRN水泵，并且為水泵鑄就堅(jiān)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(qiáng)震動(dòng)而損壞。”格蘭富中國高級(jí)銷售工程師余勇輝介紹說。

正是諸多這樣過硬的細(xì)節(jié)，成就張北柔性直流工程創(chuàng)下12項(xiàng)世界第一，有效解決了張北地區(qū)綠色電力“并不上”“送不出”“難消納”三大難題，將張家口大規(guī)模、不穩(wěn)定的可再生能源進(jìn)行多點(diǎn)匯集，形成穩(wěn)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(chǎn)后，能夠滿足700萬千瓦新能源裝機(jī)的外送和消納需求，全面滿足北京及張家口地區(qū)的26個(gè)冬奧會(huì)場(chǎng)館用電需求，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。