在河北省張家口市,2022年北京冬奧會張家口賽區(qū)的比賽場館和配套設(shè)施正在緊張地建設(shè)之中。這座地處華北平原與內(nèi)蒙古高原連接區(qū)域的城市常年勁風(fēng)不斷,“壩上一場風(fēng),從春刮到冬”,這是過去人們對這個城市為風(fēng)所困的寫照。經(jīng)過國家能源部門初步測定,域內(nèi)可開發(fā)風(fēng)能資源儲量達(dá)4000萬千瓦以上,占河北省陸上風(fēng)資源的71%。同時,這里也是河北省太陽能資源最豐富的的地區(qū),太陽能可開發(fā)量超過3000萬千瓦。

張家口可再生能源的發(fā)展與挑戰(zhàn)

2005年,中國頒布《可再生能源法》,后續(xù)又出臺了包括《促進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施意見》等相關(guān)政策。憑借突出的自然條件,張家口的風(fēng)電和其他可再生能源也進入快速發(fā)展期。截至2019年底,張家口可再生能源的裝機容量達(dá)到1360萬千瓦,居全國全列。

然而,與之形成對比的是消納能力和對外輸送通道建設(shè)的不足。數(shù)據(jù)顯示,2014年,張家口區(qū)內(nèi)電網(wǎng)最大負(fù)荷僅為185萬千瓦,可再生能源對外輸送能力不足400萬千瓦。在這樣的背景下,棄風(fēng)限電的情況在張家口并不鮮見。

在我國,包括風(fēng)電、太陽能發(fā)電在內(nèi)的可再生能源面臨的挑戰(zhàn)是雙重的。首先,這類能源的隨機性、波動性和間歇性大,因此大規(guī)模并網(wǎng)會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。以風(fēng)電為例,只有在有風(fēng)的時候才能發(fā)電,而且風(fēng)大的時候往往是夜間,是用電負(fù)荷最低的時候,調(diào)峰難度很大。其次,與丹麥等風(fēng)電發(fā)展比較成熟的國家自發(fā)自用的模式不同,我國的可再生能源發(fā)電中心和用電負(fù)荷中心距離遙遠(yuǎn)。在本地?zé)o法消納的情況下,只有建設(shè)長距離送電通道,才能有效利用這些資源。

柔性直流輸電技術(shù)驅(qū)動變革

在可再生能源日益發(fā)展壯大的背景下,柔性直流輸電技術(shù)(HVDC Flexible)應(yīng)運而生。中國投運的柔性直流項目在電壓和容量上也在不斷提升。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(yīng)性,柔性直流輸電技術(shù)能夠支持大規(guī)?？稍偕茉吹母咝Ы尤搿３酥?該項技術(shù)還可提供適應(yīng)性更強的接納、傳輸模式,提高電網(wǎng)大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電能力。

2017年12月,張北柔性直流電網(wǎng)工程獲得國家發(fā)改委核準(zhǔn),并于2018年2月正式開工。該工程是世界首個柔性直流電網(wǎng)工程,也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程。工程額定電壓±500千伏,建設(shè)666千米±500千伏直流輸電線路,新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站,總換流容量900萬千瓦,有效解決了清潔能源送不出、并網(wǎng)難的問題。

作為直流電和交流電相互轉(zhuǎn)換的橋梁,換流閥可以說是這一備受矚目工程的心臟,是柔性直流項目中技術(shù)含量最高、挑戰(zhàn)最大的主設(shè)備之一。

常州博瑞水冷試驗組試驗工程師王科打了一個形象的比喻:“如果把換流閥比作汽車發(fā)動機的話,換流閥冷卻系統(tǒng)相當(dāng)于汽車的冷卻系統(tǒng)。一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題,整個汽車都無法正常運行。格蘭富的最大功率為315KW的端吸泵,正是用于張北換流站內(nèi)換流閥最核心的水冷系統(tǒng),為其源源不斷地提供離子冷卻水,保證換流閥的正常運行?！?/p>

在中國特高壓行業(yè),采用315KW水泵這么大功率的水泵還是第一次。四臺水泵同時工作,一小時可以泵送3000多噸水,相當(dāng)于1.5個標(biāo)準(zhǔn)游泳池(50m*21m*2m)的水。除了12臺端吸泵作為主泵,格蘭富還為張北換流站水冷系統(tǒng)的輔助設(shè)備和斷路器冷卻系統(tǒng)提供了完善的解決方案。

清潔能源助力綠色發(fā)展

2019年12月27日,張北柔性直流電網(wǎng)工程全面啟動調(diào)試,進入帶電調(diào)試階段。張北換流站從試運行至今,系統(tǒng)運行平穩(wěn),節(jié)能效應(yīng)突出。

作為世界首個柔性直流環(huán)網(wǎng)工程,張北柔直電網(wǎng)工程實現(xiàn)了風(fēng)、光、儲多能互補,為張家口2020年規(guī)劃中的2000萬千瓦新能源提供了重要的送電通路,能夠支持冬奧場館100%的清潔能源供應(yīng),服務(wù)低碳綠色冬奧。

張北柔性直流電網(wǎng)工程每年可接納清潔電能225億度,大約相當(dāng)于北京市年用電量的十分之一,折合標(biāo)煤780萬噸,可減少二氧化碳排放2040萬噸,氮氧化物排放5800噸,大幅提升北京地區(qū)清潔能源消費的比重,形成京張兩地優(yōu)勢互補共享共贏的格局。

王科表示:“張北項目創(chuàng)造了12項世界第一,我們也非常榮幸能夠為該項目提供冷卻系統(tǒng)。該工程集中了我們在柔直技術(shù)領(lǐng)域最新最先進的技術(shù),對我們企業(yè)乃至整個行業(yè)的意義非常重大。通過該項目在建造運營中的經(jīng)驗總結(jié),我們將不斷提升技術(shù)和創(chuàng)新水平,更好地支持面向未來的電網(wǎng)發(fā)展?！?/p>

來源：消費日報網(wǎng)