科技支撑碳达峰碳中和

随着冬奥倒计时的“滴答”声响，第24届冬季奥林匹克运动会各项“涉奥”工程在紧锣密鼓地高效推进。“绿色办奥”是北京冬奥会的重要理念之一，全部场馆100%使用清洁能源供电更将是奥运史上的创举。

那么，如何实现“全绿电”供应，助力碳中和？科技日报记者来到距离京城270公里的坝上地区——张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程（以下简称张北柔直工程），探寻其背后的秘密。

张北“风光”点亮冬奥场馆

“合闸，执行！”随着运行人员一声令下，张北换流站阀厅内的刀闸和4座直流断路器顺利合闸，主控室监控大屏上的光伏功率曲线开始逐步上升——张北柔直工程正式投入运行。这意味着，源自张家口的绿色电力从此接入北京电网。

张北风电、太阳能发电资源十分丰富，素有“风的故乡、光的海洋”美誉，开发条件十分优越，规模高达8500万千瓦，是国家规划的大型可再生能源基地。

“张北柔直工程显著提升了当地新能源外送能力。这项工程每年可向北京输送约140亿千瓦时绿色电力，供应北京市大约1/10的用电量，其中包括直接满足北京冬奥会北京、延庆两个赛区场馆用电需求，加上张家口赛区冬奥场馆就地消纳当地绿色电力，使得北京冬奥会场馆实现奥运历史上首次100%使用绿色电力的目标。”国网冀北电力有限公司建设部主任田生林介绍。

记者了解到，该工程2018年2月开工后，建设者们攻坚克难，确保施工质量和进度，2019年12月完成建设任务。随后，工程进入调试阶段，2020年6月25日成功通过全面严格的调试试验和168小时试运行，6月29日正式投运。

聚焦绿色办奥，打造清洁低碳奥运专区。张北柔直工程总投资125亿元，新建张北、康保、丰宁和北京4座换流站，额定电压±500千伏，额定输电能力450万千瓦，输电线路长度666千米。其将张北新能源基地、丰宁储能电源与北京负荷中心可靠互联，大幅提升能源供给的清洁比重，为冬奥会提供坚强、充裕的绿色能源保障。

细节成就世界领先原创技术

张家口地区是我国重要的新能源基地。由于新能源固有的随机性、波动性等特征，大规模新能源并网是世界性难题。张北，又有何破解之招？

据介绍，张北柔直工程采用我国原创、领先世界的柔性直流电网新技术，具有可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活等特点，能够有效抑制交流电压波动，减少功率波动对受端电网的影响，有效解决风电、光伏等间歇式能源发电并网安全问题。

“将交流电转化为直流电是有效实现电力从源头输送到客户端的方法之一，直流电远距离传输的速度更快。”为这项工程提供换流阀的南瑞继保电气有限公司技术负责人表示。

犹如“神操作”，该公司制造的换流站可将风力涡轮机的能量转化为直流电，当直流电到达城市电网后，新的换流站再度上演“变形记”，能量便可转换为交流电供家庭使用。

而确保换流站正常运行起关键性作用的“幕后”是泵制造商格兰富提供的解决方案。“由于换流站运行时会产生大量热量，冷却工作显得尤为重要，格兰富苏州工厂特别设计NKG和CRN水泵，并且为水泵铸就坚固底座，让其在换流站冷却过程中牢牢‘盘踞’原地，不至于因强震动而损坏。”格兰富中国高级销售工程师余勇辉介绍说。

正是诸多这样过硬的细节，成就张北柔性直流工程创下12项世界第一，有效解决了张北地区绿色电力“并不上”“送不出”“难消纳”三大难题，将张家口大规模、不稳定的可再生能源进行多点汇集，形成稳定可控的电源，向北京输送绿色电力。

特别值得一提的是，该工程投产后，能够满足700万千瓦新能源装机的外送和消纳需求，全面满足北京及张家口地区的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。