世界首套柔性交直流配電網(wǎng)示范工程投運

歷經(jīng)14個月的艱苦研發(fā)，進行了多項拓撲創(chuàng)新設計和仿真驗證，完成了成百上千次的閥體調(diào)試和控制保護調(diào)試。終于，12月26日，在零下21攝氏度的河北張北縣阿里巴巴小二臺數(shù)據(jù)港內(nèi)，張北柔性變電站及交直流配電網(wǎng)科技示范工程完成全部試驗和試運行考驗，標志著世界首個基于柔性變電站的交直流配電網(wǎng)正式投入商業(yè)運行。

      在工程投運現(xiàn)場：

      國網(wǎng)冀北電力有限公司董事長、黨委書記田博

      該示范工程是集技術創(chuàng)新、新興產(chǎn)業(yè)多元供電服務、光伏扶貧、清潔能源消納于一體的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目，是我國率先提出并實現(xiàn)的交直流混合配電網(wǎng)技術，是電力電子技術領域的原始創(chuàng)新。工程正式投運為應對配電網(wǎng)電源清潔化、多元化，網(wǎng)絡電力電子化、信息化以及負荷特性復雜化、互動化的發(fā)展需求，提供了重要解決方案，實現(xiàn)了清潔能源高品質(zhì)消納、柔性接入和靈活調(diào)配，提高了區(qū)域能源“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)互動水平，支撐了未來電網(wǎng)運行方式的靈活性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

     全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長邱宇峰

     作為項目主要研發(fā)單位之一的，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長邱宇峰在發(fā)言中介紹，作為世界首個全可控電力電子柔性變電站及具有柔性控制的交直流混合配電網(wǎng)，示范工程體現(xiàn)出“技術原創(chuàng)”“柔性自愈”“靈活開放”“智能高效”的基本特征，其首創(chuàng)應用的電力電子變壓器取得了5大技術突破，較現(xiàn)有技術能量密度提升200%，大幅降低了設備成本和占地。

自2016年以來，立足于探索未來配電網(wǎng)的發(fā)展形態(tài)，服務于張家口可再生能源示范區(qū)建設，著眼于高端產(chǎn)業(yè)的高品質(zhì)電力需求，在國家電網(wǎng)有限公司組織下，國網(wǎng)冀北電力協(xié)同全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、南瑞集團中電普瑞科技等單位，與阿里巴巴集團、億利集團緊密合作，發(fā)揚首創(chuàng)、原創(chuàng)精神，以配電網(wǎng)技術創(chuàng)新引領“源-網(wǎng)-荷”協(xié)調(diào)發(fā)展，建成張北柔性變電站及交直流配電網(wǎng)科技示范工程，在理念上、技術上、效益上提供了豐富、廣泛的示范價值。該工程是交直流高度融合、多電壓等級協(xié)調(diào)互動、高度智能化的配用電網(wǎng)絡，是未來配電網(wǎng)的雛形。具有四個方面的鮮明特色：

“技術原創(chuàng)”：開創(chuàng)技術引領發(fā)展的新方向

      示范工程原創(chuàng)性地提出了融多種功能于一體的柔性變電站概念，賦予了變電站全新的功能形態(tài)，推動了變電站關鍵設備由“多種設備組合”向“單一設備集成”方向發(fā)展，有效減少配電網(wǎng)設備的種類和數(shù)量。示范工程首創(chuàng)的電力電子變壓器取得了5大技術突破，實現(xiàn)了多端口一體化變壓變換、直流故障隔離、端口間能量雙向互濟、交直流負荷高可靠供電4大功能，較現(xiàn)有技術能量密度提升200%，大幅降低了設備成本和占地。

“柔性自愈”：打造配電網(wǎng)發(fā)展的新形態(tài)

      示范工程對未來配電網(wǎng)發(fā)展形態(tài)進行了大膽嘗試，提出了基于柔性變電站的交直流配電網(wǎng)新理念，構(gòu)建了成套設計的框架體系，設計了多種交直流配電網(wǎng)組網(wǎng)模式。示范工程發(fā)展完善了交直流配電網(wǎng)理論，攻克了“源-網(wǎng)-荷”協(xié)調(diào)優(yōu)化控制和直流快速保護技術難題，實現(xiàn)了功率潮流的靈活調(diào)控、故障限流與自愈。示范工程將阿里巴巴集團數(shù)據(jù)中心和億利集團光伏扶貧電站連接，組成包含“源-網(wǎng)-荷”元素的交直流配電網(wǎng)，首次實現(xiàn)了智能電網(wǎng)與云計算產(chǎn)業(yè)的深度結(jié)合，勾勒了未來電網(wǎng)發(fā)展的新形態(tài)。

“靈活開放”：開啟高品質(zhì)電力供給的新模式

      柔性變電站的核心設備電力電子變壓器具有4個交直流端口，在配電網(wǎng)中相當于“縱橫交錯江河中的碼頭”。在低壓側(cè)能夠提供直流750V（含240V）、交流380V等3種靈活的供電方式，可實現(xiàn)多種能源、多元負荷和儲能的即插即用和靈活接入，豐富了用戶對電能供應的自主選擇權。引入張北縣德勝村2.5MW光伏扶貧發(fā)電，滿足了阿里巴巴集團數(shù)據(jù)中心綠色用能需求。示范工程打造了靈活開放的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)了發(fā)電、電網(wǎng)、用戶等多利益主體的共贏，開啟了高品質(zhì)電力供給的新模式。

“智能高效”：彰顯電力技術突破升級的新成效

      示范工程的技術創(chuàng)新推動了“源-網(wǎng)-荷”協(xié)調(diào)發(fā)展，為發(fā)電、電網(wǎng)、用戶帶來了實實在在的效益。先進的電網(wǎng)調(diào)度控制技術，讓配電網(wǎng)更加智能，能夠?qū)崿F(xiàn)“源-網(wǎng)-荷”間的能量互補調(diào)劑。讓光伏發(fā)電既能優(yōu)先在數(shù)據(jù)中心就地消納，又能在發(fā)電富余時保證全額上網(wǎng)消納，同時保證數(shù)據(jù)中心不間斷的高可靠供電。領先的電子電力技術，讓電力系統(tǒng)更加高效。根據(jù)初步測算，光伏發(fā)電采用直流升壓，提高了光伏系統(tǒng)效率約2%，每年可以為德勝村新增約7萬元發(fā)電收入。數(shù)據(jù)服務器采用直流供電，可以節(jié)省數(shù)據(jù)中心設備投資約1%（每1萬臺服務器節(jié)省投資約60萬元），降低數(shù)據(jù)中心能耗約10%-20%。

      據(jù)了解，示范工程相關技術已被張家口冬奧專區(qū)等地采用，正在開展示范項目的前期工作，其成果必將有力推進我國配電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)技術的創(chuàng)新發(fā)展。