重大項(xiàng)目巡禮丨張北柔直工程：12項(xiàng)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(jìn)行年度檢修,。趙勇攝
在新能源領(lǐng)域，河北有一項(xiàng)超級(jí)工程,，創(chuàng)12項(xiàng)世界第一,，讓全球?yàn)橹毮?。它就是張北柔性直流電網(wǎng)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(shù),，以千分之一秒為單位持續(xù)刷新,。
“張北的風(fēng)點(diǎn)亮北京的燈”，這項(xiàng)工程助力北京冬奧會(huì)實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)史上首次全時(shí)段100%綠電供應(yīng),。
截至10月31日,，張北柔直工程已安全運(yùn)行1585天，累計(jì)向京津冀地區(qū)輸送綠電超355.95億千瓦時(shí),。
在中都換流站站長王大中眼里,，數(shù)據(jù)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(shè),。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(gè)四端柔性直流電網(wǎng)工程，技術(shù),、設(shè)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(wǎng)冀北超高壓公司供圖
為何要組建柔性直流電網(wǎng),？
風(fēng)起風(fēng)止,，日升日落，新能源的隨機(jī)性,、波動(dòng)性特征使得其大規(guī)模并網(wǎng)消納成為世界級(jí)難題,。
王大中打了個(gè)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(yīng)、高可控性和強(qiáng)大適應(yīng)性的特點(diǎn),，是有效駕馭新能源最關(guān)鍵的技術(shù)之一,。”
籌備階段，國網(wǎng)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(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的王大中毅然報(bào)名,，來到張北壩上，加入了工程建設(shè)大軍,。
“張北一場風(fēng),，從春刮到冬”,，這是張北地區(qū)發(fā)展風(fēng)電的資源優(yōu)勢(shì)，但也給工程建設(shè)帶來極大的考驗(yàn),。
工程剛開始的時(shí)候,，白天零下二十多攝氏度，晚上零下三四十?dāng)z氏度,。地面凍土深度達(dá)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(shè)者們克服困難,，耗時(shí)4個(gè)月完成了3520根樁的施工。
更大的挑戰(zhàn)來自核心技術(shù)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(shè)備是世界首臺(tái)首套,，這意味著沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可循,。
作為直流電和交流電相互轉(zhuǎn)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(shù)含量最高,、挑戰(zhàn)最大的主設(shè)備之一。
畫了數(shù)百張圖紙,，提交了幾十份報(bào)告,，開展數(shù)百次試驗(yàn)研制換流閥樣機(jī)，經(jīng)過多次迭代升級(jí)……研發(fā)人員一路摸索前行,，成功研制出±500千伏/3000兆瓦級(jí)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(gè)子模塊組成，全站共有24座這樣的閥塔,。每個(gè)子模塊均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制,。即使損壞數(shù)個(gè)子模塊，“心臟”依然能健康穩(wěn)定運(yùn)行,。
“若要實(shí)現(xiàn)成網(wǎng)運(yùn)行,，必須考慮發(fā)生故障時(shí)的處理方式。”在國網(wǎng)冀北電力有限公司高級(jí)專家金海望看來,，艱巨的挑戰(zhàn)還來自故障電流的應(yīng)急處置,。
當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),，會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生很大的故障電流，必須在短時(shí)間內(nèi)將故障電流切斷,。
向世界級(jí)難題發(fā)起攻堅(jiān),，研發(fā)人員自主研制了世界上首批最高電壓等級(jí)的直流斷路器。
這種高壓直流斷路器,，能夠在3毫秒內(nèi)快速分?jǐn)喑蟮闹绷鞴收想娏?，并且還具有重新合閘的功能，保障電力輸送不中斷,。
超級(jí)工程,，要求每一個(gè)細(xì)節(jié)甚至小到螺絲的緊固都要精確無誤。
數(shù)百天里,，金海望帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員,，足跡遍布3座換流站的每個(gè)角落，完成了30萬個(gè)螺絲的緊固工作,。
有這樣一個(gè)場景,，深深地印在了他的腦海里——壩上的冬天寒風(fēng)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(yùn),。工程共創(chuàng)造了12項(xiàng)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(bǔ)了國內(nèi)先進(jìn)功率半導(dǎo)體器件的空白,；
安裝了世界上最高電壓等級(jí),、最大輸送能力的直流電纜；
構(gòu)建了世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)風(fēng),、光和儲(chǔ)能多能互補(bǔ)的直流電網(wǎng),；
…………
每一項(xiàng)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(jiǎng),、國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，建成了涵蓋柔直工程建設(shè)全過程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,，帶動(dòng)了我國電網(wǎng)技術(shù)和裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí),。
張北柔直工程投運(yùn)以來，核心技術(shù)突破的腳步從未停歇,。
從應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)到建成數(shù)字換流站,，從可視化設(shè)備到閥廳內(nèi)無人機(jī)巡檢再到“空天地一體化”巡檢，一項(xiàng)項(xiàng)創(chuàng)新突破助力綠電進(jìn)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(nèi)大咖齊聚。
“新型電力系統(tǒng)建設(shè)沒有成熟先例,，必須強(qiáng)化過程管理,，匯聚各方合力，持續(xù)迭代升級(jí),。”論壇上,，國網(wǎng)冀北電力有限公司董事長、黨委書記張瑋的發(fā)言備受關(guān)注,。
下一步,，冀北電力將依托張北柔直工程，開展張家口構(gòu)網(wǎng)型多端柔直科技示范工程建設(shè),。通過攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)，打造世界首個(gè)單閥廳容量達(dá)到3吉瓦的緊湊型,、構(gòu)網(wǎng)型柔性直流輸電示范工程,。（河北日?qǐng)?bào)記者 潘文靜）
