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清洁能源点亮冬奥赛场丨科技冬奥进行时

2022-01-10
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  随着北京冬奥会的临近,国家体育场、国家速滑馆等多个冬奥比赛场馆已被正式点亮。这些场馆亮得如此绚丽夺目,离不开2022年北京冬奥会重点配套工程——±500千伏张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程。

  作为工程重点承担单位,国网冀北电力有限公司北京超高压公司(下称北京超高压公司)承担了“科技冬奥”重点专项“冬奥赛区清洁电力高可靠供应关键技术研究及示范”项目,致力于在实践中攻克柔性直流电网技术的难题,为新型电力系统构建贡献力量,保障冬奥会和冬残奥会清洁能源供电。

  张北柔直工程拥有设备40台,设备数量庞大,精密程度较高,运检难度很大。为进一步提升冬奥会和冬残奥会保障能力,北京超高压公司组建了绿电先锋团队,在设备状态监测、管控等方面不断探索,已拥有15件发明专利,填补了柔直运检技术空白。“我们的核心发明专利之一‘一种柔性直流电网的多端协调控保系统’已应用到柔直电网中,构建了电网的多端协调控保系统,可以对全网进行电压和功率控制,实现对母线、直流线路、换流变压器等设备的实时保护,保障设备的安全稳定运行。”绿电先锋团队负责人金海望介绍。

  不仅如此,在设备的日常监测以及异常情况应急处理方面,绿电先锋团队围绕柔直运检技术,开展了进一步攻关,开发了“智巡航母”——柔性直流换流阀厅多维立体智能巡检系统等,能够对设备进行全面巡视。此外,团队还依托柔性直流换流站运维数据,实时监测换流站设备运行状况,与人工巡视相互配合,提高巡视质量,缓解人员巡视压力。

  作为我国重大科技试验示范工程,张北柔直工程是世界首个真正具有网络特性的高压直流电网工程,核心技术和关键设备均为世界首创。这些成就离不开众多科研机构的鼎力相助。

  由清华大学电机系曾嵘教授牵头,余占清副教授、黄瑜珑副教授等师生及科研人员组成的直流技术研究团队,历时10年进行系统研究,在国际上首创耦合负压混合式直流断路器拓扑结构,突破低损耗高可靠换流技术。此外,该团队还攻克了大规模电力电子器件串联的电压均衡与双向通流等难题,完善了大容量直流超快速开断理论和技术体系。

  目前,该团队已拥有100余件专利,成功研制出多种具有独创性、性能优越的高中低压系列化直流断路器,并完成了多场景现场应用。“直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向,直流与交流深度融合是新型电力系统重要形态特征。”曾嵘表示,成果服务北京冬奥与冬残奥会,为团队进一步攻关打下了坚实基础。未来,团队将持续创新,支持我国的新型电力系统建设,支撑我国能源结构清洁转型和能源革命,最终服务“双碳目标”。

  在张北柔直工程建设中,全球能源互联网研究院有限公司(下称联研院)同样发挥了重要作用。联研院的高压直流输电技术与装备创新团队集中力量攻克“卡脖子”技术瓶颈,突破了多项从0到1的关键技术。“我们在张北柔直工程的核心设备——柔性直流换流阀以及高压直流断路器的研发上进行发力,拥有多件专利,填补了国内空白,实现了系统性创新。”联研院研究员张宁表示,在该项工程的基础上,团队将继续勇闯电力“无人区”,在“能源转型、绿色发展”领域继续开疆拓土,为能源互联网发展贡献智慧和力量。

  在破解新能源大规模开发利用的难题上,张北柔直工程对世界交出了“中国方案”。工程投产后,能够满足700万千瓦新能源装机的外送和消纳需求,每年可输送140亿千瓦时清洁电力,相当于北京市年用电量的1/10,可全面满足北京地区以及张家口地区的26个冬奥会场馆用电需求,每年节约标准煤490万吨,减排二氧化碳1280万吨。可以说,张北柔直工程已将“绿色、低碳”的理念,深深融入到冬奥建设的血脉之中。