张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程引领创新

2月28日，张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程（以下简称“张北工程”）开工动员大会在北京召开，国家电网公司董事长舒印彪在会上表示：“张北工程是世界上首个真正具有网络特性的直流电网工程，也是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程，将创造12项世界第一，在我国乃至世界电网发展史上都具有重要的里程碑意义。”

据介绍，该工程将推动更高电压、更大容量柔性直流技术创新发展，带动电网和装备制造产业技术升级，巩固我国在直流输电技术领域的国际引领地位，为直流技术和重大装备“走出去”战略的实施创造有利条件。同时，对于推动能源转型与绿色发展、服务北京低碳绿色冬奥会、引领科技创新等具有显著的综合效益和战略意义。

抢占全球电网技术制高点

据了解，柔性直流输电是当今电网科技领域的前沿技术，采用可自关断的全控型电力电子器件，具有可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活等特点，在偏远地区和海上新能源并网、异步电网互联、城市供电等应用领域具有独特优势，受到世界各国的普遍重视。

截至目前，我国已相继建成上海南汇柔性直流（直流电压±30千伏）、广东汕头南澳±160千伏多端（四端）柔性直流、浙江舟山±200千伏五端柔性直流、厦门±320千伏柔性直流等工程，同时在鲁西背靠背换流站工程中应用了电压±350千伏、单元容量100万千瓦的柔直技术。目前在建的渝鄂直流背靠背联网工程将应用电压±420千伏、单体换流单元容量125万千瓦的柔直技术。随着我国柔直输电技术应用不断推进，其电压等级、容量等也在不断提高。

此次开工的张北工程在世界上率先研究直流电网技术，首次建设四端柔性直流环形电网，将柔性直流输电电压提升至±500千伏，单换流器额定容量提升到150万千瓦，建设666千米±500千伏直流输电线路，新建张北、康保、丰宁和北京4座换流站，换流容量分别为300万千瓦、150万千瓦、150万千瓦、300万千瓦，总换流容量达900万千瓦。工程总投资125亿元，于2017年12月获国家发改委核准，力争2019年底主体工程基本建成、张北向北京具备送电能力，确保2020年上半年全部建成投运。

对于该工程的意义，国网直流部主任张福轩介绍：“张北工程首次采用柔直输电技术构建直流电网，工程原创性技术和首次研发设备多，技术挑战性大，将在世界上率先突破直流电网技术，掌握直流电网构建原则、基本特性、运行规律和运行控制方法，占领世界直流电网技术的制高点。”

服务新能源发展和绿色奥运

“柔直电网不需要交流系统支撑换相，具有动态无功支撑能力，可有效抑制交流电压波动，减少功率波动对受端电网的影响，同时还具备输送距离远、传输容量大的优势，可以支撑新能源大规模开发。”舒印彪表示，“张北工程将实现弱送端条件下新能源的友好接入和规模送出、多种形态能源汇集互补和灵活消纳，提高能源利用效率，对于我国在新能源富集地区联合发挥柔直电网和储能装置作用，探索新能源大规模开发利用新模式，推动新一代电力系统创新发展，具有重要的示范意义。”

据介绍，2022年冬奥会将在北京和张家口举行，建设张北工程将推动清洁能源发展，助力“绿色奥运”“低碳奥运”目标实现。

目前，张家口地区风、光发电资源富集，装机超过1000万千瓦，并规划到2020年超过2000万千瓦，但本地消纳能力不足。该工程将实现张北新能源基地、丰宁储能电源与北京负荷中心相连，满足张家口可再生能源综合示范区建设需要。

同时，北京地区经济发达，用电需求大，为保障电力供应、促进节能减排，需要逐步提高外来电比例和清洁能源发电比重。张北工程投运后，可充分利用张家口地区大规模风、光互补特性与丰宁抽水蓄能电站的调峰能力，最大限度挖掘源网储荷资源利用价值，为京津冀地区提供稳定可靠的清洁电力。届时北京市外受电比例将达70%，冬奥场馆实现100%清洁能源供电。

带动装备制造业升级

张福轩介绍：“张北工程建设的总体目标是全面掌握大容量柔直输电技术，总体实现科研、规划、设计、设备制造、施工调试和运行维护的自主创新。”

据悉，张北工程已被列入国家发改委《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》和《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》，并被国家工信部推荐为《中国制造2025》2018年重大标志性项目。

该工程具有产业链长、带动力强等优势，可有力带动电工装备产业等发展，中长期经济效益显著。同时，工程首次研制并应用直流断路器、换流阀、控制保护等直流电网关键设备，将进一步推动我国在柔直输电和直流电网领域的原始创新和自主创新，推动我国柔直输电技术在更高电压等级、更大输送容量上创新发展，形成一整套柔直电网的中国解决方案，巩固和扩大我国在世界直流输电领域的技术领先优势，提高我国电工装备制造业的自主创新能力和国际竞争力。

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柔性直流能够自换相，对交流系统条件依赖程度低，系统暂态过程的穿越能力和弱系统支撑能力显著提升，可独立地调节有功和无功功率，是目前可控性最高、适应性最好的输电技术。基于柔性直流输电技术构建的直流电网，可实现多电源供电、多落点受电和新能源孤岛接入，具有更好的经济性与灵活性，能够将风电、光电、抽水蓄能与负荷中心直接连接，构成多种形态能源灵活互补的能源互联网，并通过多源接入和多能互补，有效平抑新能源波动性对电网的冲击。

此外，利用直流断路器、快速控制保护等设备，直流电网可以实现故障的快速切除和隔离，避免局部故障引起的系统失稳或功率中断；通过功率转带和多回路由，充分发挥直流电网的网络优势，大幅提高送电的可靠性。