一縷風(fēng)借助科技的力量，變成北京冬奧會(huì)的一千瓦時(shí)電，最終實(shí)現(xiàn)冬奧會(huì)場(chǎng)館100%綠電供應(yīng)，這可能嗎？答案是肯定的。1月1日9時(shí)34分，張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程向北京地區(qū)實(shí)時(shí)輸送電力34萬千瓦，全天累計(jì)輸送電量472萬千瓦時(shí)。
在奧林匹克運(yùn)動(dòng)的發(fā)展進(jìn)程中，科技加持已成為一種常態(tài)。作為全球最大的公用事業(yè)企業(yè)和國有能源骨干企業(yè)，國家電網(wǎng)有限公司認(rèn)真貫徹習(xí)近平總書記“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略和關(guān)于冬奧籌辦工作的重要指示批示精神，全面落實(shí)“綠色、共享、開放、廉潔”的辦奧理念，自2016年開始，大力推進(jìn)科技創(chuàng)新，先后承擔(dān)國家智能電網(wǎng)和科技冬奧重點(diǎn)專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，攻克關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，在服務(wù)冬奧會(huì)新征程中不斷實(shí)現(xiàn)新跨越。
突破——
冬奧綠電來自張北柔直，破解清潔能源高可靠性供電難題
歲末年初，河北張家口。隆冬時(shí)節(jié)的壩上，銀裝素裹。2020年12月23日清晨，壩上氣溫零下20攝氏度?！?00千伏中都換流站值長田春雨打開機(jī)構(gòu)箱柜門，用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)完畢后，又小心翼翼地擦拭防護(hù)罩、表盤和連桿上的雪水。
中都換流站位于河北省張北縣的壩上草原，是張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程四端環(huán)網(wǎng)的重要送端換流站。投產(chǎn)以來，每天有318萬千瓦時(shí)清潔綠電輸送到北京。
2020年6月29日，世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)構(gòu)建的重大科技示范工程——張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程正式投運(yùn)，四端帶電組網(wǎng)成功，綠色電能源源不斷進(jìn)入北京電網(wǎng)，助力北京冬奧會(huì)場(chǎng)館在奧運(yùn)史上首次實(shí)現(xiàn)100%清潔能源供電。該工程還創(chuàng)造了12項(xiàng)世界第一，取得三大突破：首次突破柔性直流組網(wǎng)技術(shù)、首次將柔性直流的輸電容量提升至常規(guī)直流水平、首次將柔性直流的可靠性提升至常規(guī)直流水平。
冬奧會(huì)不只是運(yùn)動(dòng)技能的比拼，更是科技含量的較量。黨的十九屆五中全會(huì)提出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。2020年12月3日，在第七屆國家治理高峰論壇“新發(fā)展格局與北京冬奧”峰會(huì)上，與會(huì)專家表示，要以冬奧會(huì)為契機(jī)，匯聚各類創(chuàng)新資源，推動(dòng)科技創(chuàng)新與冰雪產(chǎn)業(yè)深度融合，在生態(tài)環(huán)境、建筑場(chǎng)館、可再生能源、新能源等示范項(xiàng)目中應(yīng)用一批新技術(shù)和成果。
放眼張北，廣袤的原野上風(fēng)車林立，一排排光伏發(fā)電板閃閃發(fā)亮。壩上高原的風(fēng)電、太陽能發(fā)電資源豐富，距離北京負(fù)荷中心僅200～350千米，開發(fā)條件十分優(yōu)越，可開發(fā)規(guī)模高達(dá)8500萬千瓦，是國家規(guī)劃的大型可再生能源基地。近在咫尺的張北新能源是北京乃至華北能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
風(fēng)電、太陽能發(fā)電存在波動(dòng)性大、可控性弱的特征，若采用常規(guī)交、直流輸電技術(shù)，需配套大量常規(guī)能源發(fā)電或儲(chǔ)能等設(shè)施。只有保證新能源發(fā)電平滑輸出，才能大規(guī)模穩(wěn)定送出。在位于華北電網(wǎng)末端、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的張北地區(qū)，消納現(xiàn)有500萬千瓦新能源的壓力已經(jīng)很大，進(jìn)一步發(fā)展的空間受限。我國待開發(fā)的大量新能源均處于電網(wǎng)薄弱的地區(qū)，張北面臨的問題在全國范圍內(nèi)具有典型性。
近年來，公司貫徹創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)柔性直流技術(shù)研發(fā)與工程實(shí)踐，提出了基于柔性直流與超高壓、特高壓混聯(lián)的交、直流混聯(lián)送出技術(shù)，構(gòu)建張家口可再生能源示范區(qū)千萬千瓦級(jí)電力外送系統(tǒng)的方案。
作為實(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，張北柔直工程新建中都、康保、豐寧和北京4座換流站，線路全長666千米，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦。其中，中都、康保換流站為送電端，接入新能源發(fā)電；豐寧換流站為調(diào)解端，接入抽水蓄能；北京換流站為接收端，接入首都負(fù)荷中心。
柔性直流輸電是國際高壓輸電領(lǐng)域最前沿的技術(shù)，組網(wǎng)技術(shù)更是技術(shù)空白。公司依托張北柔直工程，組織電力、電子、機(jī)械行業(yè)近百家單位開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，攻克了系統(tǒng)方案論證、大規(guī)模新能源孤島并網(wǎng)、新能源與直流電網(wǎng)交互特性、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、可靠控制與保護(hù)、主設(shè)備研制等世界級(jí)難題，全面掌握了這一全新領(lǐng)域的核心技術(shù)。同時(shí)，公司研制成功了全套關(guān)鍵設(shè)備，使我國在直流電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)和裝備水平大幅提升。柔性直流電網(wǎng)技術(shù)是破解清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用這一世界級(jí)難題的“中國方案”，為我國西部、北部清潔能源大規(guī)模開發(fā)并網(wǎng)開辟出一條嶄新道路。
中國工程院院士、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司院長湯廣福表示，電網(wǎng)是高比例可再生能源接入和消納的核心環(huán)節(jié)，隨著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)發(fā)展模式也將隨之轉(zhuǎn)變?！叭嵝越弧⒅绷鬏旊姾腿嵝灾绷麟娋W(wǎng)等技術(shù)是提升電網(wǎng)靈活性、可控性的重要手段。張北柔直工程的成功投運(yùn)，使得100多年來的傳統(tǒng)交流電網(wǎng)開始融入新的輸電模式，未來必將在電網(wǎng)升級(jí)和能源低碳化發(fā)展中發(fā)揮重要作用?！?
張北柔直工程投產(chǎn)后，每年可向北京地區(qū)輸送約140億千瓦時(shí)的清潔電能，大約相當(dāng)于北京市用電量的十分之一，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。壩上高原成為新能源的聚寶盆，助力北京冬奧會(huì)場(chǎng)館實(shí)現(xiàn)綠電全覆蓋。
引領(lǐng)——
創(chuàng)新能源技術(shù)服務(wù)低碳冬奧，提供可復(fù)制的成功經(jīng)驗(yàn)
習(xí)近平主席的二〇二一年新年賀詞里，“天問一號(hào)”、“嫦娥五號(hào)”、“奮斗者”號(hào)被“點(diǎn)名”了。從蒼穹之上到碧海之下，從量子領(lǐng)域到能源領(lǐng)域，中國世界級(jí)科研成果越來越多?？萍紕?chuàng)新，成為中國高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵詞。
奧運(yùn)賽場(chǎng)，同樣如此。確保把北京冬奧會(huì)辦成一屆“精彩、非凡、卓越”的奧運(yùn)盛會(huì)，科技是重要支撐。國際奧委會(huì)前任主席羅格曾表示，進(jìn)入20世紀(jì)，金牌的背后更是“科技大戰(zhàn)”。在這場(chǎng)高科技的奧運(yùn)會(huì)中，要做到供電保障萬無一失，必須加大電網(wǎng)科技創(chuàng)新力度。
走進(jìn)北京石景山新首鋼工業(yè)園區(qū)，昔日的“鋼鐵之城”已變身為綠色生態(tài)園區(qū)：北京冬奧組委在這里辦公、冬奧訓(xùn)練場(chǎng)館“四塊冰”在這里啟用、冬奧滑雪大跳臺(tái)在這里建成……磚紅色的冬奧供電服務(wù)中心大樓融入園區(qū)整體風(fēng)格，雖然距離冬奧核心辦公區(qū)不遠(yuǎn)，卻十分“低調(diào)”，大樓外看不見一臺(tái)電氣設(shè)備。石景山供電公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，供電服務(wù)中心大樓本身也是一個(gè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)的微型綜合能源示范系統(tǒng)，由分布式發(fā)電、冷熱源管理、儲(chǔ)能等系統(tǒng)和智慧家居構(gòu)成。
當(dāng)綠色與科技相遇時(shí)，效率和體驗(yàn)也將雙提升。2020年12月16日，在河北張家口崇禮冬奧專區(qū)交通樞紐所在地，10千伏多能互補(bǔ)智能電網(wǎng)綜合示范工程項(xiàng)目總工李家瑋緊張地組織開展設(shè)備調(diào)試工作。該工程是國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目。公司提出柔性變電站原創(chuàng)概念并突破關(guān)鍵技術(shù)，助力崇禮冬奧專區(qū)交通樞紐實(shí)現(xiàn)低碳高可靠供電。
隨著包括源網(wǎng)荷的風(fēng)光儲(chǔ)輸、柔性直流電網(wǎng)和崇禮冬奧賽區(qū)的智能電網(wǎng)綜合示范工程相繼建成，電網(wǎng)一、二次設(shè)備感知能力進(jìn)一步增強(qiáng)。通過應(yīng)用虛擬電廠對(duì)靈活性資源的優(yōu)化調(diào)控技術(shù)，公司建立虛擬電廠參與的綠色電力交易機(jī)制及市場(chǎng)運(yùn)營新模式，實(shí)現(xiàn)源輸配荷協(xié)同調(diào)控，保障冬奧場(chǎng)館100%綠色電力供應(yīng)，供電可靠性從99.99%提高到99.999%以上。
公司持續(xù)提升自主創(chuàng)新能力，用科技手段降低事故風(fēng)險(xiǎn)和潛在損失，為冬奧會(huì)等重大國際性活動(dòng)的可靠、優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)提供新的解決方案，為可再生能源的高效利用和重大賽事綠色供電提供可復(fù)制的成功經(jīng)驗(yàn)。
成果——
展示大國擔(dān)當(dāng)，提升國際影響力和話語權(quán)
在國網(wǎng)北京市電力公司應(yīng)急指揮中心內(nèi)，冬奧電力運(yùn)行保障指揮平臺(tái)已進(jìn)入調(diào)試和優(yōu)化完善階段。2020年12月18日，記者走進(jìn)應(yīng)急指揮中心，點(diǎn)開系統(tǒng)界面，深藍(lán)色背景襯托下的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)、保障指揮、低碳綠電等六大主題板塊顯示在大屏幕上。工作人員輕點(diǎn)鼠標(biāo)，保障人員的姓名、聯(lián)系方式、巡查情況等信息一目了然。
萬一出現(xiàn)事故怎么辦？平臺(tái)會(huì)有哪些反應(yīng)？相較于傳統(tǒng)的單一業(yè)務(wù)指揮平臺(tái)，在前沿科學(xué)技術(shù)加持下的冬奧供電保障指揮平臺(tái)，將不同的保電場(chǎng)景匯集到一起，構(gòu)建了一張更為全面的冬奧保電地圖，即“電網(wǎng)一張圖”，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冬奧場(chǎng)館以及周邊的保電設(shè)備、線路等全時(shí)監(jiān)控。
“這個(gè)平臺(tái)的定位是協(xié)同冬奧保障指揮體系高效運(yùn)轉(zhuǎn)，助力實(shí)現(xiàn)冬奧會(huì)‘100%綠色電力供應(yīng)’和‘99.999%高可靠供電’兩大目標(biāo)。”2020年12月21日，冀北冬奧供電保障指揮平臺(tái)在奧雪110千伏變電站現(xiàn)場(chǎng)指揮部迭代部署完成，冀北電力信通公司副總經(jīng)理婁競(jìng)說，“我們還引入數(shù)字孿生、圖像智能識(shí)別、知識(shí)圖譜等新技術(shù)，提升平臺(tái)輔助決策能力，讓它在北京冬奧會(huì)大顯身手?！?
近年來，公司基于數(shù)字孿生的電網(wǎng)可視化分析及輔助決策、基于海量異構(gòu)數(shù)據(jù)和3D地理信息系統(tǒng)（GIS）等先進(jìn)信息通信的研究與應(yīng)用，讓冬奧供電保障指揮平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、互動(dòng)化，進(jìn)一步提升了我國能源電力行業(yè)裝備技術(shù)水平，有力推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的健康發(fā)展。
“一大批先進(jìn)智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用并在冬奧會(huì)集中呈現(xiàn)，將向全世界展示我國電力技術(shù)發(fā)展水平和推進(jìn)節(jié)能減排所作的努力。這彰顯了我們大國的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，提升了我們?cè)谛履茉蠢梅矫娴膰H影響力和話語權(quán)?！?中國工程院院士杜祥琬說。目前，部分技術(shù)成果正在轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準(zhǔn)。
春生，夏長，秋收，冬藏。公司科技創(chuàng)新迎來“大爆發(fā)”。以冬奧會(huì)為契機(jī)，一系列重大電網(wǎng)工程有力支撐我國可再生能源的高質(zhì)量開發(fā)利用，為今后重大社會(huì)活動(dòng)提供了一種可復(fù)制的高可靠、全綠電、優(yōu)質(zhì)的供電解決方案。站在新的更高起點(diǎn)上，公司充分發(fā)揮“大國重器”和“頂梁柱”作用，勇于擔(dān)當(dāng)、積極作為，為加快能源清潔低碳轉(zhuǎn)型、推動(dòng)綠色發(fā)展提出國網(wǎng)建議、制定國網(wǎng)方案、貢獻(xiàn)國網(wǎng)力量。
