3月19日，張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程榮獲第七屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)。這是我國(guó)自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程，突破了三大技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項(xiàng)世界第一，是我國(guó)原創(chuàng)、領(lǐng)先國(guó)際的重大技術(shù)創(chuàng)新——

馭風(fēng)而上 逐光向前

作為我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)授予代表我國(guó)工業(yè)發(fā)展最高水平，在自主創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)、兩化深度融合、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白和替代進(jìn)口等方面，在發(fā)展民族品牌、增強(qiáng)綜合國(guó)力、推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)方面作出重大貢獻(xiàn)的工業(yè)企業(yè)和項(xiàng)目。獲獎(jiǎng)的企業(yè)和項(xiàng)目要彰顯愛國(guó)主義為核心的民族精神和改革創(chuàng)新為核心的時(shí)代精神。

張北柔直工程于2017年12月獲得核準(zhǔn)，次年2月開工建設(shè)，2020年6月竣工投產(chǎn)。工程新建張北、康保、豐寧、北京4座換流站及±500千伏直流輸電線路666千米，將張北新能源基地、豐寧儲(chǔ)能基地與北京負(fù)荷中心相連，是世界首個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)工程。

張北柔直工程是國(guó)家電網(wǎng)有限公司貫徹落實(shí)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略的重大標(biāo)志性工程，是世界上首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程，是中國(guó)原創(chuàng)、領(lǐng)先國(guó)際的重大技術(shù)創(chuàng)新，突破了柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升等三大技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項(xiàng)世界第一。工程顯著提升了張北地區(qū)新能源外送能力，全面提高了京津冀地區(qū)綠色電能比例，為破解新能源大規(guī)模開發(fā)和消納的世界級(jí)難題提供了“中國(guó)方案”。

張北的風(fēng)點(diǎn)亮北京的燈

開辟新能源大規(guī)模送出新路徑

3月的張北，碧空如洗，草原上一排排光伏板在陽光下熠熠發(fā)光，如同一片藍(lán)色海洋，一臺(tái)臺(tái)風(fēng)機(jī)徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)，條條銀線載滿清潔電能送至遠(yuǎn)方。

地處河北省西北部、內(nèi)蒙古高原南緣，張北遼闊的地域、特殊的氣候條件，使這里擁有優(yōu)質(zhì)的可再生能源資源。其中，風(fēng)能、太陽能尤為豐富，適合大規(guī)模開發(fā)。

張北柔直工程依托張北壩上地區(qū)新能源送出、支持北京電力供應(yīng)綠色低碳轉(zhuǎn)型的典型場(chǎng)景，建設(shè)了世界上首個(gè)風(fēng)、光、儲(chǔ)、輸一體化的柔性直流電網(wǎng)工程，從原理上突破了交流電網(wǎng)強(qiáng)弱、新能源匯集距離等因素對(duì)新能源并網(wǎng)的限制，通過“多點(diǎn)匯集、多能互補(bǔ)、時(shí)空互補(bǔ)、源網(wǎng)荷協(xié)同”，實(shí)現(xiàn)了新能源側(cè)自由波動(dòng)發(fā)電和負(fù)荷側(cè)可控穩(wěn)定供電，為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型、保障能源安全提供了全新技術(shù)手段。

張北柔直工程擁有680萬千瓦的可再生能源匯集能力，是世界首個(gè)輸送大規(guī)模風(fēng)能、太陽能、抽水蓄能等多種形態(tài)能源的四端柔性直流電網(wǎng)。經(jīng)由它，張北的“無限風(fēng)光”順利進(jìn)京。

2022年北京冬奧會(huì)載入史冊(cè)，冬奧場(chǎng)館歷史性地實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)?！皬埍钡娘L(fēng)點(diǎn)亮北京的燈”，這一詩(shī)意暢想變?yōu)槊篮矛F(xiàn)實(shí)。冬奧會(huì)期間，張北柔直工程整體運(yùn)行情況良好，首個(gè)柔性直流電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、全套自主化核心裝備的可靠性均得到了充分驗(yàn)證，累計(jì)輸送新能源3.26億千瓦時(shí)，輸電功率最高超過北京全市用電負(fù)荷的八分之一，在世界舞臺(tái)上全面展示了中國(guó)“能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”的新模式。

綠電點(diǎn)亮一座座奧運(yùn)場(chǎng)館，也走進(jìn)北京的千家萬戶。通過張北柔直工程，每年140億千瓦時(shí)清潔電能輸入北京地區(qū)，約占北京市年用電量的十分之一，相當(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。截至今年3月15日，張北柔直工程累計(jì)向北京、河北北部地區(qū)輸送164.06億千瓦時(shí)清潔電能，在電力保供、能源轉(zhuǎn)型中持續(xù)發(fā)力。

自主攻關(guān)首次構(gòu)建直流電網(wǎng)

創(chuàng)造12項(xiàng)世界第一

風(fēng)起風(fēng)止，日升日落，新能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性特征使得新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納成為世界級(jí)難題。柔性直流輸電技術(shù)是破解清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)消納難題的“金鑰匙”，是能源有效駕馭和高效轉(zhuǎn)換最關(guān)鍵的技術(shù)之一。

中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)科技水平有著明確規(guī)定：在關(guān)鍵領(lǐng)域取得重大突破，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、關(guān)鍵核心技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)。

張北柔直工程不僅是實(shí)現(xiàn)清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)、推動(dòng)能源革命、踐行綠色冬奧理念的標(biāo)志性工程，也是世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)構(gòu)建的重大科技試驗(yàn)示范工程。工程核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備均為國(guó)際首創(chuàng)。

“柔性直流輸電技術(shù)是以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術(shù)，具有響應(yīng)速度快、可控性好、適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行方式靈活、同等容量占地規(guī)模小等特點(diǎn)，是提升可再生能源接納能力、支撐能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的重要技術(shù)手段?！眹?guó)網(wǎng)冀北電力有限公司科技部科研管理處處長(zhǎng)徐鵬亮介紹，各國(guó)對(duì)柔性直流輸電的核心技術(shù)與裝備都嚴(yán)格保密，而在超高電壓等級(jí)的柔性直流電網(wǎng)工程方面，全世界都沒有先例，沒有可借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)，因此只能靠自主創(chuàng)新去挑戰(zhàn)這一電網(wǎng)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，從而保持我國(guó)在電網(wǎng)技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

張北柔直工程原始創(chuàng)新難度極大，從方案論證到生產(chǎn)準(zhǔn)備、從控制保護(hù)聯(lián)調(diào)到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，公司科研人員始終堅(jiān)持在消化吸收的基礎(chǔ)上創(chuàng)新突破。最終工程突破柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升等三大技術(shù)難題，首次提出了高可靠性、強(qiáng)韌性的柔直組網(wǎng)系統(tǒng)方案，攻克了大規(guī)模新能源接入直流電網(wǎng)的穩(wěn)定控制難題，取得了12項(xiàng)世界第一，實(shí)現(xiàn)了直流輸電從“線”到“網(wǎng)”的質(zhì)變，解決了新能源大規(guī)模并網(wǎng)難、遠(yuǎn)距離傳輸難、源網(wǎng)荷平衡難等問題，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)柔性直流輸電技術(shù)和直流電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。

依托張北柔直工程，公司通過產(chǎn)學(xué)研用大規(guī)模協(xié)同攻關(guān)，在推進(jìn)重大裝備國(guó)產(chǎn)化方面取得重要成果，解決了關(guān)鍵的“卡脖子”問題，設(shè)備性能與制造水平占據(jù)了國(guó)際制高點(diǎn)——自主研制了世界上首批最高電壓等級(jí)的直流斷路器，攻克了“大功率直流電流開斷”這一世界性難題；研制了世界上最大換流容量的柔直換流閥，可靠性達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；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(guó)內(nèi)先進(jìn)功率半導(dǎo)體器件的空白。

張北柔直工程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，建立了世界一流的柔直試驗(yàn)基地，打造了國(guó)際一流的專家團(tuán)隊(duì)，帶動(dòng)了我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)和裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)，鞏固和擴(kuò)大了我國(guó)在世界直流輸電領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。2022年，國(guó)家電網(wǎng)公司中標(biāo)德國(guó)BorWin6海上風(fēng)電柔直工程項(xiàng)目，標(biāo)志著我國(guó)高端輸電技術(shù)的國(guó)際影響力邁上了新臺(tái)階。

綠色建設(shè)重環(huán)保

綠色發(fā)展惠民生

“屋頂?shù)倪@些光伏板，既能保障冬天可靠供暖，每月還能為我們帶來收益補(bǔ)貼，真的非常感謝供電公司！”張北縣小二臺(tái)鎮(zhèn)德勝村村民王登云說。2017年1月，習(xí)近平總書記來到張北縣，踏著皚皚白雪進(jìn)入德勝村。在400千瓦村級(jí)電站旁，他察看設(shè)備安裝運(yùn)行狀態(tài)，詳細(xì)了解電站如何發(fā)揮惠民扶貧作用。

如今，光伏產(chǎn)業(yè)已成為村里的“增收法寶”之一，是村民眼中的“鐵桿莊稼”。

將張北地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì)，張北柔直工程顯著提升了當(dāng)?shù)匦履茉赐馑湍芰Γ鰪?qiáng)了電網(wǎng)接納和配置多種資源的能力。工程拉動(dòng)當(dāng)?shù)仫L(fēng)電、光伏發(fā)電投資達(dá)到600億元，促進(jìn)了1110座光伏扶貧電站發(fā)電量消納，惠及10.4萬戶當(dāng)?shù)鼐用瘢?021年6月被中宣部命名為全國(guó)愛國(guó)主義教育示范基地。

中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)評(píng)選要求項(xiàng)目“有效實(shí)施清潔生產(chǎn)，排污指標(biāo)、減碳目標(biāo)、措施及碳排放水平達(dá)到國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平”“具有完善的環(huán)境管理體系”“注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展”。

綠色是高質(zhì)量發(fā)展的底色。在助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的同時(shí)，張北柔直工程高度重視環(huán)境保護(hù)，在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行期均采取了有效的污染防治和生態(tài)保護(hù)措施，打造了“綠色工程”——各類設(shè)備全面采用清潔生產(chǎn)工藝，采用低毒無害環(huán)境友好型原材料；臨建區(qū)域會(huì)議室等使用太陽能發(fā)電照明，布置新能源汽車充電樁，辦公區(qū)域中水循環(huán)利用；采用高跨方式跨越果園、林木，實(shí)現(xiàn)最小化樹木砍伐，施工結(jié)束后通過播撒草籽、種植灌木等方式恢復(fù)原有地貌；直流線路跨越官?gòu)d水庫(kù)處采用鐵塔加高設(shè)計(jì)、設(shè)置臨時(shí)棧橋和圍堰等措施，最大限度減小對(duì)水庫(kù)水源保護(hù)區(qū)的環(huán)境影響。

風(fēng)光無限，綠潮奔涌。張北柔直工程以原始創(chuàng)新和關(guān)鍵核心技術(shù)突破為保障能源安全、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。在科學(xué)有序推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和的大背景下，在更廣的領(lǐng)域、更深的層次、更大的范圍，創(chuàng)新的種子正在萌發(fā)，綠色發(fā)展的動(dòng)能正在積聚，更多自主創(chuàng)新、清潔發(fā)展的電網(wǎng)實(shí)踐正在落地。