重大技術(shù)裝備簡報
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±500千伏張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗示范工程竣工投產(chǎn)（2020年第7期）
2020年6月29日，2022年北京冬奧會重點配套工程——±500千伏張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗示范工程（以下簡稱“張北柔直工程”）竣工投產(chǎn)，這是世界首個柔性直流電網(wǎng)工程，將助力北京冬奧場館實現(xiàn)奧運史上首次100%清潔能源供電。
柔性直流輸電技術(shù)具有可控能力強、功率調(diào)節(jié)速度快、運行方式靈活等特點，能夠有效抑制交流電壓波動，減少功率波動對受端電網(wǎng)影響，是破解新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納難題的“金鑰匙”。以柔性直流電網(wǎng)為中心，通過多點匯集、多能互補、時空互補、源網(wǎng)荷協(xié)同，可以實現(xiàn)新能源側(cè)自由波動發(fā)電和負荷側(cè)可控穩(wěn)定供電。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，輸電線路長666千米，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程，由國家電網(wǎng)有限公司歷時28個月建設(shè)而成。張北、康保換流站為送電端，接入新能源；豐寧站為調(diào)解端，接入抽水蓄能；北京站為接收端，接入首都負荷中心。
張北柔直工程是世界首個具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)工程，核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備均為國際首創(chuàng)，工程應(yīng)用了先進的電力生產(chǎn)、傳輸、存儲、消納和運行控制技術(shù)，創(chuàng)造了12項世界第一，實現(xiàn)了3大突破：一是突破柔性直流電網(wǎng)構(gòu)建難題，提出了柔直組網(wǎng)、多點匯集、多能互補的直流電網(wǎng)拓撲和系統(tǒng)方案，成功研制混合式、負壓耦合式和機械式直流斷路器；二是突破柔性直流容量提升難題，將±500千伏柔性直流的輸電容量提升至常規(guī)直流水平，單換流器額定容量提升到150萬千瓦；三是突破柔性直流可靠性提升難題，將柔性直流的可靠性提升至常規(guī)直流水平。工程投產(chǎn)后，能夠滿足700萬千瓦新能源裝機的外送和消納需求，每年可輸送140億千瓦時清潔電力，相當于北京市年用電量的十分之一，每年節(jié)約標準煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸，全面滿足北京地區(qū)以及張家口地區(qū)的26個冬奧會場館用電需求。
作為集大規(guī)?？稍偕茉吹挠押媒尤?、多種形態(tài)能源互補和靈活消納、直流電網(wǎng)構(gòu)建等為一體的重大科技試驗示范項目，張北柔直工程的創(chuàng)新實踐，不僅提高了我國電工裝備制造業(yè)創(chuàng)新能力，鞏固和擴大了我國在世界直流輸電領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，同時對于推動能源轉(zhuǎn)型與綠色發(fā)展、激發(fā)能源科技創(chuàng)新、服務(wù)綠色奧運等也具有重要戰(zhàn)略意義。
本期關(guān)鍵詞：
柔性直流輸電技術(shù)
柔性直流輸電是一種基于電壓源變換器、自開關(guān)器件和脈寬調(diào)制（PWM）的新型傳輸技術(shù)。該技術(shù)具有向無源網(wǎng)絡(luò)供電、無換相故障、換相站間無通信、易于構(gòu)建多終端直流系統(tǒng)等優(yōu)點。輸電網(wǎng)兩端的換流站都是利用柔性直流輸電，由換流器、換流變壓設(shè)備、換流電抗設(shè)備等組成，關(guān)鍵核心是換流器為電壓源換流器（VSC），其最大特點在于采用了可關(guān)斷器件和高頻調(diào)制技術(shù)，可對輸出電壓基頻分量的幅值和相位通過脈寬進行調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)方式相比，柔性直流輸電技術(shù)在孤島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)等方面具有較強優(yōu)勢。
（供稿單位：中國電器工業(yè)協(xié)會）