为世界能源消费革命提供中国方案

——关于世界首个柔性交直流配电网示范项目的创新实践

“不仅仅是中国研发、中国创造，我们一直在尝试着为世界能源消费革命提供一个中国方案……这个方案正在不断的完善，柔性变电站及交直流配电网示范项目就是其中重要的一环。”国网冀北电力有限公司科技信通部主任闫忠平骄傲地说。

因势利导的多赢方案

两场春雪将“阿里巴巴张北数据中心”周边妆扮成银色的世界。数据中心粉红色的楼宇与远处如蓝宝石般熠熠生辉的光伏板阵列成为这冰雪世界中最美的色彩。

“张北柔性变电站及交直流配电网示范工程”——世界首个交直流配电网及柔性变电站示范工程，将远处风、光新能源产生的现代工业血液源源不断地输送给数据中心巨大的机房。新能源产生的清洁电力转换成物联网的数据流，创造着更高的价值；新能源发电收益又不断改善着周边贫困农户的生活条件。这是周边村民对“多赢方案”的理解。但电网专业人员并不这样认为。

“大数据、充电业务等直流负荷的不断增长，需要电网为客户直接提供直流；风电、光伏等新能源需要更经济的直流输送方式；同时，突破技术瓶颈，引领世界能源消费革命，是我们必须承担的使命；可再生能源示范区的区位优势，电力电子技术的发展为我们研发和实验提供了基础。可以说，柔性交直流配电网示范项目是在这样一个大背景下实施的。她的成功，释放了国内直流负荷的发展潜力，节省了各类家电和输变电设备的制造成本，多项创新成果为我国电力装备制造业打开了国际市场，为世界能源消费革命提供了中国样本！”作为该项目的重要建设者，张家口供电公司运维检修部主任孙永峰这样理解“多赢”的含义。

2016年5月，国网冀北电力有限公司立足于服务张家口可再生能源示范区建设、探索能源互联网新方向，协同全球能源互联网研究院、南瑞集团中电普瑞科技等单位，与阿里巴巴集团、亿利集团紧密合作，以配电网技术创新引领“源-网-荷”协调发展，在全球首次提出柔性交直流配电网络建设的技术设想。2017年9月，该工程开始实施。

“柔性”使电力接受和分配方式更安全、更灵活

该工程由国网冀北电力有限公司张家口供电公司负责建设，建设期间，工作人员开动脑筋，想法设法，解决了“设备必须在零下十五度以上气温条件下安装”与当地气候严寒的矛盾，解决了当地风大沙狂与设备需在无尘条件下安装的矛盾。该工程于2018年1月18日开始试运行并在试运行中测试全部设备性能。经过近1年的反复试验，2018年12月26日，该项目正式投入商业运行。

该工程建设有10千伏光伏直流升压站一座、10千伏交直流柔性变电站一座，交直流微电网一个。其中，10千伏柔性变电站的核心设备电力电子变压器具有4个交直流端口，在低压侧能够提供直流±750伏、±240伏和交流380伏3种电源，可实现多种能源、多元负荷和储能的即插即用和灵活接入；打造了灵活开放的能源互联网平台，实现了发电、电网、客户等多利益主体的共赢。

“‘柔性交直流配电网’更加智能和稳定。简单的说，‘柔性交直流配电网’就好比一个大型的供蓄水系统，通过蓄水池容纳风、光、储等新能源并消纳其不稳定性，然后再针对客户需求，通过各种不同的阀门和管道向客户供应纯水、自来水、热水等商品。在这个系统中，不同端口间的功率调节平滑、无间断，一路电源故障后，另一路电源自动承载全部负荷；电源和负荷在电气上是连接的，但在电能质量上是相互隔离的，可以防止电网侧谐波污染进入客户侧，反之亦然……”张家口供电公司运维检修部副主任张文华这样解释“柔性交直流配电网”的性能。

攻克多个世界级难题的创新方案

　　“首台”“首次”“首套”成为工程建设中的高频词。作为集技术创新、新兴产业多元供电服务、光伏扶贫、清洁能源消纳于一体的能源互联网示范项目，该工程为应对配电网电源清洁化、多元化，网络电力电子化、信息化以及负荷特性复杂化、互动化的发展需求，提供了重要解决方案。

　　“我们成功攻克了成套设计、‘源-网-荷’控制保护等一系列技术难题，打造出一个灵活开放的平台，为客户提供了更多的选择。”国网冀北电力科信部智能处处长徐彭亮说。

　　在工程建设和设备研发中，国网冀北电力有限公司协同全球能源互联网研究院、电力科学院、南瑞集团开展关键技术攻关和装备研制，提出了基于波动功率平衡新技术的少电容紧凑化新型拓扑，成功研制了纯固体绝缘的高频变压器及紧凑型换流阀等关键部件，集成了直流断路器、交直流变换器、变压器、无功补偿装置等多个设备功能，实现了配电网设备的“多合一”，一举突破了电力电子变压器模块化设计、FACTS（柔性交流输电）新型拓扑结构、“源—网—荷”一体化调控等关键技术难题，为电力用户高质量供电和新能源高效率消纳提供了新的技术手段。与现有技术相比，直流电容配置降低95%，能量密度提升200%。

　　在工作中创新，在创新中突破，冀北电力人在建设“三型两网”世界一流能源互联网企业的征程中，守正创新、担当作为，正在加快形成一批具有自主知识产权、达到国际先进水平的科研成果，为突破泛在电力物联网发展技术瓶颈提供着强大的技术支撑！