重大技術裝備簡報
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±500千伏張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程竣工投產（2020年第7期）
2020年6月29日，2022年北京冬奧會重點配套工程——±500千伏張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程（以下簡稱“張北柔直工程”）竣工投產，這是世界首個柔性直流電網工程，將助力北京冬奧場館實現奧運史上首次100%清潔能源供電。
柔性直流輸電技術具有可控能力強、功率調節速度快、運行方式靈活等特點，能夠有效抑制交流電壓波動，減少功率波動對受端電網影響，是破解新能源大規模并網消納難題的“金鑰匙”。以柔性直流電網為中心，通過多點匯集、多能互補、時空互補、源網荷協同，可以實現新能源側自由波動發電和負荷側可控穩定供電。張北柔直工程總投資125億元，新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，輸電線路長666千米，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程，由國家電網有限公司歷時28個月建設而成。張北、康保換流站為送電端，接入新能源；豐寧站為調解端，接入抽水蓄能；北京站為接收端，接入首都負荷中心。
張北柔直工程是世界首個具有網絡特性的直流電網工程，核心技術和關鍵設備均為國際首創，工程應用了先進的電力生產、傳輸、存儲、消納和運行控制技術，創造了12項世界第一，實現了3大突破：一是突破柔性直流電網構建難題，提出了柔直組網、多點匯集、多能互補的直流電網拓撲和系統方案，成功研制混合式、負壓耦合式和機械式直流斷路器；二是突破柔性直流容量提升難題，將±500千伏柔性直流的輸電容量提升至常規直流水平，單換流器額定容量提升到150萬千瓦；三是突破柔性直流可靠性提升難題，將柔性直流的可靠性提升至常規直流水平。工程投產后，能夠滿足700萬千瓦新能源裝機的外送和消納需求，每年可輸送140億千瓦時清潔電力，相當于北京市年用電量的十分之一，每年節約標準煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸，全面滿足北京地區以及張家口地區的26個冬奧會場館用電需求。
作為集大規模可再生能源的友好接入、多種形態能源互補和靈活消納、直流電網構建等為一體的重大科技試驗示范項目，張北柔直工程的創新實踐，不僅提高了我國電工裝備制造業創新能力，鞏固和擴大了我國在世界直流輸電領域的技術領先優勢，同時對于推動能源轉型與綠色發展、激發能源科技創新、服務綠色奧運等也具有重要戰略意義。
本期關鍵詞：
柔性直流輸電技術
柔性直流輸電是一種基于電壓源變換器、自開關器件和脈寬調制（PWM）的新型傳輸技術。該技術具有向無源網絡供電、無換相故障、換相站間無通信、易于構建多終端直流系統等優點。輸電網兩端的換流站都是利用柔性直流輸電，由換流器、換流變壓設備、換流電抗設備等組成，關鍵核心是換流器為電壓源換流器（VSC），其最大特點在于采用了可關斷器件和高頻調制技術，可對輸出電壓基頻分量的幅值和相位通過脈寬進行調節。與傳統方式相比，柔性直流輸電技術在孤島供電、城市配電網的增容改造、交流系統互聯、大規模可再生能源并網等方面具有較強優勢。
（供稿單位：中國電器工業協會）