長(zhǎng)風(fēng)起張北，“綠電”送京畿。地處河北省西北部、內(nèi)蒙古高原南緣的張北地區(qū)“風(fēng)光”資源豐富。通過(guò)張北柔直工程，每年有140億千瓦時(shí)清潔電量輸入北京地區(qū)，約占北京市年用電量的1/10。

“綠電”清潔環(huán)保，卻也存在隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性等弱點(diǎn)，需要一整套穩(wěn)定高效的智慧電網(wǎng)加以支撐。近年來(lái)，國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司以改革賦能，以科技助力，搭建新能源供給消納體系，全面提升能源安全保障能力。

智慧護(hù)駕：“綠色高速”通京畿

柔性直流輸電技術(shù)響應(yīng)速度快、可控性好、適應(yīng)性強(qiáng)，被認(rèn)為是提升電網(wǎng)接納“綠電”能力的“金鑰匙”。長(zhǎng)期以來(lái)，各國(guó)對(duì)相關(guān)核心技術(shù)與裝備嚴(yán)格保密。

2020年6月，全長(zhǎng)666公里的張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程竣工投產(chǎn)，它是世界首個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)工程，為破解新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)和消納的世界級(jí)難題提供了“中國(guó)方案”。

作為輸送“綠電”的“智慧高速”，張北柔直工程由我國(guó)自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行，創(chuàng)造12項(xiàng)世界第一?？蒲腥藛T闖過(guò)數(shù)道難關(guān)，攻克了柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升三大技術(shù)難題。

“這是世界上最大容量交流耗能裝置，可以避免因交流電壓抬高而損壞設(shè)備，相當(dāng)于給電網(wǎng)裝上安全氣囊；這是世界上最高電壓等級(jí)開(kāi)斷能力最大的直流斷路器，能在3毫秒內(nèi)快速分?jǐn)喑笾绷鞴收想娏?，還能重新合閘，保障電力輸送不中斷；這是世界上第一個(gè)真正具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)，可靠性世界領(lǐng)先……”在張北柔直工程中都換流站，高級(jí)工程師金海望向半月談?dòng)浾咴斀膺@些聽(tīng)起來(lái)拗口卻領(lǐng)先世界的“黑科技”。

作為張北柔直工程的重要送端，中都換流站直接與風(fēng)電、光伏新能源場(chǎng)站連接?！昂帽纫粭l條水質(zhì)和水量各不相同支流全都突然匯入干流，控制難度大。”金海望說(shuō)，中都換流站既像水廠一樣提升“綠電”質(zhì)量，又像水庫(kù)一樣控制流量，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

“風(fēng)電光伏就像兩匹桀驁的野馬。我們要馴服它，給它系上韁繩，配上馬鞍，加上鞭子?！眹?guó)網(wǎng)冀北電力有限公司副總經(jīng)理李阿勇這樣比喻。2023年3月，張北柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程榮獲第七屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)。

智能巡檢保障電力動(dòng)脈安全

“變電站內(nèi)高空設(shè)備巡檢一直是難題，若無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，電網(wǎng)安全得不到保障?！北本┐蠊そ?、首都勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者、高級(jí)工程師魏曉偉向半月談?dòng)浾咧v解起無(wú)人機(jī)在變電站內(nèi)安全作業(yè)的技術(shù)要領(lǐng)。魏曉偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展無(wú)人機(jī)變電巡檢研究，在世界上首次提出并發(fā)明“整體絕緣無(wú)人機(jī)”，徹底消除了無(wú)人機(jī)導(dǎo)致放電的風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員向半月談?dòng)浾哒故咀钚碌臒o(wú)人機(jī)策略性自主巡檢技術(shù)。只見(jiàn)一架無(wú)人機(jī)從部署在郊野的固定式機(jī)巢中飛出，沿預(yù)設(shè)線(xiàn)路飛行，自動(dòng)調(diào)節(jié)航速和高度，對(duì)電塔上的絕緣子和金具進(jìn)行近距離精細(xì)化排查。

在國(guó)網(wǎng)承德供電公司輸電全景智慧指揮中心，大屏幕實(shí)時(shí)呈現(xiàn)百公里內(nèi)電網(wǎng)線(xiàn)路、變電站和桿塔狀態(tài)?！斑@里地廣山多林茂，電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維、輸配電線(xiàn)路防火難度高、責(zé)任重?！惫こ處熡陂L(zhǎng)任說(shuō)，“我們創(chuàng)新研發(fā)輸電智慧運(yùn)檢體系，依托5000余套監(jiān)控裝置和人工智能輔助，實(shí)現(xiàn)全景狀態(tài)感知、集中監(jiān)控指揮、立體聯(lián)合巡檢。”

15時(shí)23分，在半月談?dòng)浾卟稍L時(shí)，指揮中心預(yù)警系統(tǒng)突然告警。原來(lái)，位于220千伏榆河一線(xiàn)60號(hào)鐵塔的可視化監(jiān)測(cè)裝置抓拍到一臺(tái)作業(yè)中的大型機(jī)械正快速靠近導(dǎo)線(xiàn)。人工智能第一時(shí)間識(shí)別響應(yīng)，指揮中心迅速通知人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)。

15時(shí)26分，值班員啟動(dòng)聲光告警裝置，遠(yuǎn)程喊話(huà)并閃爍警示燈，驅(qū)離危險(xiǎn)作業(yè)；5分鐘后，大型機(jī)械逐漸遠(yuǎn)離線(xiàn)路；15時(shí)49分，指揮中心核實(shí)隱患已被消除。

“快速感知、快速響應(yīng)、快速解決?！庇陂L(zhǎng)任說(shuō)，從過(guò)去巡視人員兩腿跑路，到如今數(shù)據(jù)跑路；從被動(dòng)式風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)，到主動(dòng)式預(yù)警防范，指揮中心實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)由人工運(yùn)維向智能運(yùn)維的跨越式轉(zhuǎn)型。

在擁有世界最大人工林海的塞罕壩，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)還對(duì)區(qū)域內(nèi)線(xiàn)路探索使用數(shù)字孿生技術(shù)?！拔覀儗?duì)線(xiàn)路本體和通道進(jìn)行三維激光點(diǎn)云模型重建，在電腦上1∶1還原空間坐標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)控。一些肉眼看不到的內(nèi)部缺陷也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。”于長(zhǎng)任說(shuō)。

科技創(chuàng)新讓“綠電”更友好

在位于河北省張家口市的國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地，半月談?dòng)浾叩歉吒╊?，高大風(fēng)機(jī)矗立草原之上，連綿起伏的光伏板在陽(yáng)光下熠熠發(fā)光。

“國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程重在破解大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用難題?！眹?guó)網(wǎng)冀北張家口風(fēng)光儲(chǔ)輸新能源有限公司黨委黨建部副主任梁立新說(shuō)，“電能轉(zhuǎn)換是瞬間完成的，期間一旦失衡，將對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)極大安全困擾。這好比超市進(jìn)貨，必須守住源頭，采購(gòu)質(zhì)量過(guò)硬的貨品。”

為從源頭根治“綠電”的不友好特征，該基地打造世界首創(chuàng)的風(fēng)光儲(chǔ)輸“四位一體”聯(lián)合發(fā)電控制和調(diào)度模式，將新能源發(fā)電出力10分鐘平均波動(dòng)率由30%降低至5%以?xún)?nèi)。

在示范基地電站控制中心，顯示屏上，不同顏色曲線(xiàn)顯示著風(fēng)、光、儲(chǔ)、輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)?！跋到y(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)有功功率和電壓，準(zhǔn)確執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃指令。”梁立新說(shuō)，無(wú)論風(fēng)力、光照如何波動(dòng)，電站發(fā)出的電流始終平穩(wěn)。

電力作為即時(shí)消費(fèi)的特殊商品，需求端用多少電，供應(yīng)端就發(fā)多少電。火電機(jī)組靈活度高，用電高峰多燒些煤，多開(kāi)幾個(gè)機(jī)組就行。新能源發(fā)電的響應(yīng)能力沒(méi)那么快，必須整體謀劃供給和消納。針對(duì)此，國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司探索建立全國(guó)首個(gè)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠示范工程，打通發(fā)電端和用電端。

虛擬電廠沒(méi)有實(shí)體，建在“云端”，靠數(shù)據(jù)和智能控制技術(shù)運(yùn)行，為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)。它聚合用電側(cè)各類(lèi)用電負(fù)荷，使用戶(hù)靈活響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰需求及調(diào)度指令；同時(shí)集中分布式電源、儲(chǔ)能等可調(diào)資源，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)多能互補(bǔ)、負(fù)荷側(cè)雙向互動(dòng)、儲(chǔ)能靈活調(diào)劑。

“在電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)高、電力供應(yīng)緊張時(shí)，用戶(hù)把不重要的負(fù)荷騰出來(lái)，就能在虛擬電廠的交易平臺(tái)換錢(qián)；夜間風(fēng)電出力大，則鼓勵(lì)用戶(hù)多用電?！眹?guó)網(wǎng)冀北張家口風(fēng)光儲(chǔ)輸新能源有限公司數(shù)據(jù)技術(shù)室主管張文煜說(shuō)，虛擬電廠“削峰填谷”，可減少電網(wǎng)和尖峰電源建設(shè)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)、電網(wǎng)公司、發(fā)電企業(yè)多方降本共贏。

國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司董事長(zhǎng)、黨委書(shū)記張瑋表示，下一步，將繼續(xù)全面深化改革，爭(zhēng)創(chuàng)新型電力系統(tǒng)示范標(biāo)桿，打造能源轉(zhuǎn)型最佳實(shí)踐；爭(zhēng)創(chuàng)高質(zhì)量發(fā)展標(biāo)桿，打造一流省級(jí)電網(wǎng)企業(yè)；努力爭(zhēng)做能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的最強(qiáng)推動(dòng)者、最快先行者、最優(yōu)引領(lǐng)者。