在河北省張家口市，2022年北京冬奧會(huì)張家口賽區(qū)的比賽場(chǎng)館和配套設(shè)施正在緊張地建設(shè)之中。

這座地處華北平原與內(nèi)蒙古高原連接區(qū)域的城市常年勁風(fēng)不斷，“壩上一場(chǎng)風(fēng)，從春刮到冬”，這是過(guò)去人們對(duì)這個(gè)城市為風(fēng)所困的寫照。經(jīng)過(guò)國(guó)家能源部門初步測(cè)定，域內(nèi)可開發(fā)風(fēng)能資源儲(chǔ)量達(dá)4000萬(wàn)千瓦以上，占河北省陸上風(fēng)資源的71%。同時(shí)，這里也是河北省太陽(yáng)能資源最豐富的的地區(qū)，太陽(yáng)能可開發(fā)量超過(guò)3000萬(wàn)千瓦。

憑借突出的自然條件，張家口的風(fēng)電和其他可再生能源也進(jìn)入快速發(fā)展期。截至2019年底，張家口可再生能源的裝機(jī)容量達(dá)到1360萬(wàn)千瓦，居全國(guó)全列。與之形成對(duì)比的是消納能力和對(duì)外輸送通道建設(shè)的不足。數(shù)據(jù)顯示，2014年，張家口區(qū)內(nèi)電網(wǎng)最大負(fù)荷僅為185萬(wàn)千瓦，可再生能源對(duì)外輸送能力不足400萬(wàn)千瓦。

在我國(guó)，包括風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電在內(nèi)的可再生能源面臨的挑戰(zhàn)是雙重的。首先，這類能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性大，因此大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。以風(fēng)電為例，只有在有風(fēng)的時(shí)候才能發(fā)電，而且風(fēng)大的時(shí)候往往是夜間，是用電負(fù)荷最低的時(shí)候，調(diào)峰難度很大。其次，與丹麥等風(fēng)電發(fā)展比較成熟的國(guó)家自發(fā)自用的模式不同，我國(guó)的可再生能源發(fā)電中心和用電負(fù)荷中心距離遙遠(yuǎn)。在本地?zé)o法消納的情況下，只有建設(shè)長(zhǎng)距離送電通道，才能有效利用這些資源。

在可再生能源日益發(fā)展壯大的背景下，柔性直流輸電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。得益于其快速靈活的可控性、高度的緊湊性以及優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性，柔性直流輸電技術(shù)能夠支持大規(guī)模可再生能源的高效接入。除此之外，該項(xiàng)技術(shù)還可提供適應(yīng)性更強(qiáng)的接納、傳輸模式，提高電網(wǎng)大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電能力。

2017年12月，張北柔性直流電網(wǎng)工程獲得國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)，并于2018年2月正式開工。該工程是世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程，也是世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的柔性直流工程。工程額定電壓±500千伏，建設(shè)666千米±500千伏直流輸電線路，新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，總換流容量900萬(wàn)千瓦，有效解決了清潔能源送不出、并網(wǎng)難的問(wèn)題。

作為直流電和交流電相互轉(zhuǎn)換的橋梁，換流閥可以說(shuō)是這一備受矚目工程的心臟，是柔性直流項(xiàng)目中技術(shù)含量最高、挑戰(zhàn)最大的主設(shè)備之一。

常州博瑞水冷試驗(yàn)組試驗(yàn)工程師王科打了一個(gè)形象的比喻：“如果把換流閥比作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的話，換流閥冷卻系統(tǒng)相當(dāng)于汽車的冷卻系統(tǒng)。一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)汽車都無(wú)法正常運(yùn)行。”

據(jù)了解，張北換流站內(nèi)換流閥最核心的水冷系統(tǒng)，正是采用了格蘭富最大功率315KW的端吸泵，為其源源不斷地提供離子冷卻水，保證換流閥的正常運(yùn)行。在特高壓行業(yè)，采用315KW水泵這么大功率的水泵還是第一次。四臺(tái)水泵同時(shí)工作，一小時(shí)可以泵送3000多噸水，相當(dāng)于1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的水。

2019年12月27日，張北柔性直流電網(wǎng)工程全面啟動(dòng)調(diào)試，進(jìn)入帶電調(diào)試階段。張北換流站從試運(yùn)行至今，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)能效應(yīng)突出。

作為世界首個(gè)柔性直流環(huán)網(wǎng)工程，張北柔直電網(wǎng)工程實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、儲(chǔ)多能互補(bǔ)，為張家口2020年規(guī)劃中的2000萬(wàn)千瓦新能源提供了重要的送電通路，能夠支持冬奧場(chǎng)館100%的清潔能源供應(yīng)，服務(wù)低碳綠色冬奧。

張北柔性直流電網(wǎng)工程每年可接納清潔電能225億度，大約相當(dāng)于北京市年用電量的十分之一，折合標(biāo)煤780萬(wàn)噸，可減少二氧化碳排放2040萬(wàn)噸，氮氧化物排放5800噸，大幅提升北京地區(qū)清潔能源消費(fèi)的比重，形成京張兩地優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)共享共贏的格局。

關(guān)鍵詞： 輸電技術(shù)