柔直电网护航 100%绿电点亮冬奥场馆

2022年北京冬季奥运会将是奥运史上首次实现100%绿电点亮全部场馆，其背后是强大电网的支撑。2022年冬奥电网工程主要涉及北京、延庆、张家口3个赛区的场馆配套电网建设和世界首个柔性直流电网工程——张北柔性直流电网试验示范工程（简称“柔直示范”）建设。

目前，清洁能源外送、柔直示范、主网强化、智能配网、清洁供暖、高铁配套冬奥“六大工程”全部建成投运，500千伏多路通道、220千伏双环网、110千伏双链式、10千伏电缆双环网的高可靠供电体系搭建完毕。其中，最值得一提的是柔直示范，该工程是最年轻的团队用最短时间攻克了世界最高电压等级和最高技术含量的工程，创造了12项世界第一。

开创12项世界第一

在河北省张北区域，仅四年即拔地而起一项柔直示范工程。该工程包括中都、康巴诺尔两个送端换流站、北京延庆受端换流站和阜康调节换流站。这个输电线路长666公里、建设总投资127亿元、总换流容量900万千瓦的工程，通过中都、康巴诺尔、阜康三座换流站，直接把张北区域的绿色能源接入北京电网，每年可向北京输送140亿千瓦时的清洁电力，将全面满足北京地区以及张家口地区的26个冬奥会场馆总计1亿千瓦时的年用电量需求。

柔直示范的“中枢神经”——中都换流站实现了12项世界第一，突破了柔性直流电网构建、柔性直流容量提升、柔性直流可靠性提升三大难题。

到底什么是柔直输电？这是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制技术为基础的新型输电技术。与传统方式相比，柔直输电技术在孤岛供电、城市配电网的增容改造等方面具有优势，其高比例消纳清洁能源的能力为我国构建新型电力系统提供了一把“金钥匙”，为世界破解新能源大规模开发利用给予了“中国方案”。

在业内人士看来，柔直示范核心技术和关键设备均为国际首创，输电技术引领电网科技前沿，是抢占电网技术制高点的创新工程。

“目前，已形成中都、康巴诺尔、阜康、延庆四端柔性直流汇集的‘口’字型环网，中都、康巴诺尔作为送端换流站，通过丰宁抽蓄调峰，直接消纳了100%风光可再生能源，向北京输送最大功率可达3000兆瓦。”国网冀北检修公司特高压交直流运检中心副主任李振动向记者介绍：“未来我们计划连接内蒙古、承德建成‘日’字型环网。”

推动装备制造升级

创造12项世界第一的团队是一群平均年龄只有26.7岁的电力精英。“我们是以党建引领柔直科技创新发展，以党小组为创新团队基础，以党员为科技攻关骨干，分专业细化柔直运检难题。”李振动对记者表示。

国网冀北检修公司特高压交直流运检中心直流检修班班长、金海望创新工作室领军人金海望告诉记者，由于张北柔直是试验示范工程，具备设备技术先进、种类繁多的特点，入网的首台并网设备有40余个，最小的检修单元也有50万个，为更好研究交直流融合发展出现的新设备、新运检，2019年1月1日冀北成立金海望创新工作室，其目的主要是服务柔直技术和精益运检。

柔直科技攻关团队历时一年半，自主开发出一套张北柔直电网故障仿真模型，可实现各类典型故障的模拟复现，从系统角度考察控制保护系统的功能和性能，并开展工程实际应用问题研究，也为研究直流输电技术提供了一个准确、可靠的方案。

柔直示范推动了我国装备制造转型升级。比如，中都换流站所使用的混合式高压直流断路器，是我国完全自主研发、设计，可以识别瞬时故障并恢复、保障柔性直流电网系统的稳定运行、增强线路输送能力。

“柔直示范精密难度最大的也是世界首次投入使用的混合式高压直流断路器。”金海望表示，“这个重120吨、高14.5米的设备结构最复杂。如何验收、检修、运维‘庞然大物’，对我们提出了挑战。我们需要在3毫秒内切断25千安的大量电流，为此在现场进行反复研究试验，优化了大量电流转移、分流、切掉的程序，以保护金贵的换流阀。”

金海望提及的换流阀，是实现交流电与直流电转换的核心器件。“柔直示范换流阀已做到全部国产化，一个国产换流阀子模块价值一辆宝马5系，在一个模块化多电平换流阀中，仅单桥臂就有264个子模块。为了更好地运维，通过科技攻关取得的成绩，我们把它凝练成运检经验。”金海望对记者介绍。

创新工艺攻坚克难

采访中，记者感受到冀北电力每个人都怀揣着一个梦想，默默奉献到冬奥100%绿电建设的伟大事业中。

中都换流站全年有一多半时间处于寒冷季节，有效施工周期短。当地地质土壤条件也较为恶劣，易出现基坑坍塌，对混凝土外加填料比例要求十分严格。为保障工程进度，张北柔直工程中都换流站业主项目经理郭良带领技术攻关小组每天坚守现场，白天在现场协调工程管理，晚上组织创新小组开展研究，反复试验调整混凝土外加填料比例。

郭良表示，“中都换流站是张北柔直的关键项目，由于是试验示范工程，很多设备，施工人员也是第一次见，加上工期紧，施工压力很大。为此，临时党支部开展了每个党员解决一个现场难题、提出一项创新的活动。施工中有一项工作是打接地极，传统的办法是人工锤击，两个人一天最多只能打三四根，工程进度很慢。针对这一施工难点，几个党员开展了技术攻关，成功研制出力压机，三五分钟就能打一根，大大提升了效率。再比如，工程桩和基础连接时，通过创新施工工艺，使得一根桩的施工时间由过去的两个工作日缩短到20分钟。”