一縷風借助科技的力量，變成北京冬奧會的一千瓦時電，最終實現(xiàn)冬奧會場館100%綠電供應，這可能嗎？答案是肯定的。1月1日9時34分，張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程向北京地區(qū)實時輸送電力34萬千瓦，全天累計輸送電量472萬千瓦時。
在奧林匹克運動的發(fā)展進程中，科技加持已成為一種常態(tài)。作為全球最大的公用事業(yè)企業(yè)和國有能源骨干企業(yè)，國家電網有限公司認真貫徹習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略和關于冬奧籌辦工作的重要指示批示精神，全面落實“綠色、共享、開放、廉潔”的辦奧理念，自2016年開始，大力推進科技創(chuàng)新，先后承擔國家智能電網和科技冬奧重點專項研發(fā)計劃項目，攻克關鍵技術難關，在服務冬奧會新征程中不斷實現(xiàn)新跨越。
突破——
冬奧綠電來自張北柔直，破解清潔能源高可靠性供電難題
歲末年初，河北張家口。隆冬時節(jié)的壩上，銀裝素裹。2020年12月23日清晨，壩上氣溫零下20攝氏度?！?00千伏中都換流站值長田春雨打開機構箱柜門，用紅外測溫儀檢測完畢后，又小心翼翼地擦拭防護罩、表盤和連桿上的雪水。
中都換流站位于河北省張北縣的壩上草原，是張北柔性直流電網試驗示范工程四端環(huán)網的重要送端換流站。投產以來，每天有318萬千瓦時清潔綠電輸送到北京。
2020年6月29日，世界首個實現(xiàn)直流電網構建的重大科技示范工程——張北柔性直流電網試驗示范工程正式投運，四端帶電組網成功，綠色電能源源不斷進入北京電網，助力北京冬奧會場館在奧運史上首次實現(xiàn)100%清潔能源供電。該工程還創(chuàng)造了12項世界第一，取得三大突破：首次突破柔性直流組網技術、首次將柔性直流的輸電容量提升至常規(guī)直流水平、首次將柔性直流的可靠性提升至常規(guī)直流水平。
冬奧會不只是運動技能的比拼，更是科技含量的較量。黨的十九屆五中全會提出，堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。2020年12月3日，在第七屆國家治理高峰論壇“新發(fā)展格局與北京冬奧”峰會上，與會專家表示，要以冬奧會為契機，匯聚各類創(chuàng)新資源，推動科技創(chuàng)新與冰雪產業(yè)深度融合，在生態(tài)環(huán)境、建筑場館、可再生能源、新能源等示范項目中應用一批新技術和成果。
放眼張北，廣袤的原野上風車林立，一排排光伏發(fā)電板閃閃發(fā)亮。壩上高原的風電、太陽能發(fā)電資源豐富，距離北京負荷中心僅200～350千米，開發(fā)條件十分優(yōu)越，可開發(fā)規(guī)模高達8500萬千瓦，是國家規(guī)劃的大型可再生能源基地。近在咫尺的張北新能源是北京乃至華北能源結構轉型的關鍵。
風電、太陽能發(fā)電存在波動性大、可控性弱的特征，若采用常規(guī)交、直流輸電技術，需配套大量常規(guī)能源發(fā)電或儲能等設施。只有保證新能源發(fā)電平滑輸出，才能大規(guī)模穩(wěn)定送出。在位于華北電網末端、電網結構薄弱的張北地區(qū)，消納現(xiàn)有500萬千瓦新能源的壓力已經很大，進一步發(fā)展的空間受限。我國待開發(fā)的大量新能源均處于電網薄弱的地區(qū)，張北面臨的問題在全國范圍內具有典型性。
近年來，公司貫徹創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進柔性直流技術研發(fā)與工程實踐，提出了基于柔性直流與超高壓、特高壓混聯(lián)的交、直流混聯(lián)送出技術，構建張家口可再生能源示范區(qū)千萬千瓦級電力外送系統(tǒng)的方案。
作為實現(xiàn)清潔能源大規(guī)模并網、推動能源革命、踐行綠色冬奧理念的標志性工程，張北柔直工程新建中都、康保、豐寧和北京4座換流站，線路全長666千米，額定電壓±500千伏，額定輸電能力450萬千瓦。其中，中都、康保換流站為送電端，接入新能源發(fā)電；豐寧換流站為調解端，接入抽水蓄能；北京換流站為接收端，接入首都負荷中心。
柔性直流輸電是國際高壓輸電領域最前沿的技術，組網技術更是技術空白。公司依托張北柔直工程，組織電力、電子、機械行業(yè)近百家單位開展產學研聯(lián)合攻關，攻克了系統(tǒng)方案論證、大規(guī)模新能源孤島并網、新能源與直流電網交互特性、系統(tǒng)分析與設計、可靠控制與保護、主設備研制等世界級難題，全面掌握了這一全新領域的核心技術。同時，公司研制成功了全套關鍵設備，使我國在直流電網領域的技術和裝備水平大幅提升。柔性直流電網技術是破解清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用這一世界級難題的“中國方案”，為我國西部、北部清潔能源大規(guī)模開發(fā)并網開辟出一條嶄新道路。
中國工程院院士、全球能源互聯(lián)網研究院有限公司院長湯廣福表示，電網是高比例可再生能源接入和消納的核心環(huán)節(jié)，隨著能源結構轉型，電網發(fā)展模式也將隨之轉變?！叭嵝越?、直流輸電和柔性直流電網等技術是提升電網靈活性、可控性的重要手段。張北柔直工程的成功投運，使得100多年來的傳統(tǒng)交流電網開始融入新的輸電模式，未來必將在電網升級和能源低碳化發(fā)展中發(fā)揮重要作用。”
張北柔直工程投產后，每年可向北京地區(qū)輸送約140億千瓦時的清潔電能，大約相當于北京市用電量的十分之一，每年可節(jié)約標準煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。壩上高原成為新能源的聚寶盆，助力北京冬奧會場館實現(xiàn)綠電全覆蓋。
引領——
創(chuàng)新能源技術服務低碳冬奧，提供可復制的成功經驗
習近平主席的二〇二一年新年賀詞里，“天問一號”、“嫦娥五號”、“奮斗者”號被“點名”了。從蒼穹之上到碧海之下，從量子領域到能源領域，中國世界級科研成果越來越多?？萍紕?chuàng)新，成為中國高質量發(fā)展的關鍵詞。
奧運賽場，同樣如此。確保把北京冬奧會辦成一屆“精彩、非凡、卓越”的奧運盛會，科技是重要支撐。國際奧委會前任主席羅格曾表示，進入20世紀，金牌的背后更是“科技大戰(zhàn)”。在這場高科技的奧運會中，要做到供電保障萬無一失，必須加大電網科技創(chuàng)新力度。
走進北京石景山新首鋼工業(yè)園區(qū)，昔日的“鋼鐵之城”已變身為綠色生態(tài)園區(qū)：北京冬奧組委在這里辦公、冬奧訓練場館“四塊冰”在這里啟用、冬奧滑雪大跳臺在這里建成……磚紅色的冬奧供電服務中心大樓融入園區(qū)整體風格，雖然距離冬奧核心辦公區(qū)不遠，卻十分“低調”，大樓外看不見一臺電氣設備。石景山供電公司相關負責人介紹，供電服務中心大樓本身也是一個源網荷儲協(xié)調互動的微型綜合能源示范系統(tǒng)，由分布式發(fā)電、冷熱源管理、儲能等系統(tǒng)和智慧家居構成。
當綠色與科技相遇時，效率和體驗也將雙提升。2020年12月16日，在河北張家口崇禮冬奧專區(qū)交通樞紐所在地，10千伏多能互補智能電網綜合示范工程項目總工李家瑋緊張地組織開展設備調試工作。該工程是國家重點研發(fā)計劃項目。公司提出柔性變電站原創(chuàng)概念并突破關鍵技術，助力崇禮冬奧專區(qū)交通樞紐實現(xiàn)低碳高可靠供電。
隨著包括源網荷的風光儲輸、柔性直流電網和崇禮冬奧賽區(qū)的智能電網綜合示范工程相繼建成，電網一、二次設備感知能力進一步增強。通過應用虛擬電廠對靈活性資源的優(yōu)化調控技術，公司建立虛擬電廠參與的綠色電力交易機制及市場運營新模式，實現(xiàn)源輸配荷協(xié)同調控，保障冬奧場館100%綠色電力供應，供電可靠性從99.99%提高到99.999%以上。
公司持續(xù)提升自主創(chuàng)新能力，用科技手段降低事故風險和潛在損失，為冬奧會等重大國際性活動的可靠、優(yōu)質供電服務提供新的解決方案，為可再生能源的高效利用和重大賽事綠色供電提供可復制的成功經驗。
成果——
展示大國擔當，提升國際影響力和話語權
在國網北京市電力公司應急指揮中心內，冬奧電力運行保障指揮平臺已進入調試和優(yōu)化完善階段。2020年12月18日，記者走進應急指揮中心，點開系統(tǒng)界面，深藍色背景襯托下的堅強電網、保障指揮、低碳綠電等六大主題板塊顯示在大屏幕上。工作人員輕點鼠標，保障人員的姓名、聯(lián)系方式、巡查情況等信息一目了然。
萬一出現(xiàn)事故怎么辦？平臺會有哪些反應？相較于傳統(tǒng)的單一業(yè)務指揮平臺，在前沿科學技術加持下的冬奧供電保障指揮平臺，將不同的保電場景匯集到一起，構建了一張更為全面的冬奧保電地圖，即“電網一張圖”，可實現(xiàn)對冬奧場館以及周邊的保電設備、線路等全時監(jiān)控。
“這個平臺的定位是協(xié)同冬奧保障指揮體系高效運轉，助力實現(xiàn)冬奧會‘100%綠色電力供應’和‘99.999%高可靠供電’兩大目標?！?020年12月21日，冀北冬奧供電保障指揮平臺在奧雪110千伏變電站現(xiàn)場指揮部迭代部署完成，冀北電力信通公司副總經理婁競說，“我們還引入數(shù)字孿生、圖像智能識別、知識圖譜等新技術，提升平臺輔助決策能力，讓它在北京冬奧會大顯身手?！?
近年來，公司基于數(shù)字孿生的電網可視化分析及輔助決策、基于海量異構數(shù)據(jù)和3D地理信息系統(tǒng)（GIS）等先進信息通信的研究與應用，讓冬奧供電保障指揮平臺實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、互動化，進一步提升了我國能源電力行業(yè)裝備技術水平，有力推動能源互聯(lián)網的健康發(fā)展。
“一大批先進智能電網和能源互聯(lián)網技術的集成應用并在冬奧會集中呈現(xiàn)，將向全世界展示我國電力技術發(fā)展水平和推進節(jié)能減排所作的努力。這彰顯了我們大國的責任擔當，提升了我們在新能源利用方面的國際影響力和話語權?！?中國工程院院士杜祥琬說。目前，部分技術成果正在轉化為國際標準。
春生，夏長，秋收，冬藏。公司科技創(chuàng)新迎來“大爆發(fā)”。以冬奧會為契機，一系列重大電網工程有力支撐我國可再生能源的高質量開發(fā)利用，為今后重大社會活動提供了一種可復制的高可靠、全綠電、優(yōu)質的供電解決方案。站在新的更高起點上，公司充分發(fā)揮“大國重器”和“頂梁柱”作用，勇于擔當、積極作為，為加快能源清潔低碳轉型、推動綠色發(fā)展提出國網建議、制定國網方案、貢獻國網力量。
