張北柔性變電站及交直流配電網(wǎng)示范工程正式投運(yùn)

　　在全球能源革命的背景之下，電源加快向清潔及低碳化轉(zhuǎn)型，分布式發(fā)電、儲(chǔ)能及綜合能源等迅速發(fā)展；再電氣化進(jìn)程加速，以電動(dòng)汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心為首的新型負(fù)荷大量涌現(xiàn)，對(duì)配電網(wǎng)提出了更為復(fù)雜多樣的需求。

　　基于此，電網(wǎng)公司正在聯(lián)合新能源發(fā)電企業(yè)及用戶，多方共同探索配電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展方向與能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑。

　　12月26日，國(guó)網(wǎng)冀北電力公司協(xié)同全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、南瑞集團(tuán)中電普瑞等單位，與阿里巴巴集團(tuán)、億利集團(tuán)合作建成的世界首個(gè)基于柔性變電站的交直流配電網(wǎng)——張北柔性變電站及交直流配電網(wǎng)示范工程（下稱“示范工程”）正式投入商用。

　　“柔性變電站就是對(duì)不同形式的電壓和電流進(jìn)行高效變換，并以靈活可控即插即用方式接受和分配電能。主要具備工頻交流、直流乃至非工頻、低頻輸電柔性接口，具備柔性控制能力、故障隔離與快速恢復(fù)功能，具備一站多能等特點(diǎn)。”全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長(zhǎng)邱宇峰表示。

　　據(jù)邱宇峰介紹，示范項(xiàng)目的首創(chuàng)性在于，首次提出基于波動(dòng)功率平衡新技術(shù)的少電容緊湊化新型拓?fù)?，成功研制了純固體絕緣的高頻變壓器及緊湊型換流閥等關(guān)鍵部件，提高了柔性變電站換流閥的性能指標(biāo)，直流電容配置降低95%，能量密度提升200%。集成了直流斷路器、交直流變換器、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償裝置等多個(gè)設(shè)備功能，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)設(shè)備的“多合一”，從而降低設(shè)備的占地和造價(jià)。

　　簡(jiǎn)要而言，該項(xiàng)示范工程建設(shè)10kV柔性變電站和10kV光伏直流升壓站各一座，將阿里巴巴數(shù)據(jù)中心和億利扶貧光伏發(fā)電互聯(lián)，為阿里巴巴數(shù)據(jù)中心提供750伏及240伏直流、380伏交流等三種清潔能源供電方式。

　　第一財(cái)經(jīng)記者在投運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)了解到，從今年1月建成并帶電并網(wǎng)，到8月通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)行。示范項(xiàng)目經(jīng)過(guò)近11個(gè)月的試運(yùn)行，歷經(jīng)來(lái)自“雙11”及“雙12”期間的大負(fù)荷考驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了張北地區(qū)新能源并網(wǎng)消納及阿里巴巴數(shù)據(jù)中心的平穩(wěn)運(yùn)行的雙重需求。

　　“常規(guī)的數(shù)據(jù)中心使用的是雙路交流電，阿里從2011年起就開(kāi)始使用一路高壓直流電，高壓直流的優(yōu)勢(shì)在于沒(méi)有中間的逆變環(huán)節(jié)，減少能效損耗。柔變項(xiàng)目正好匹配我們的業(yè)務(wù)需求。最大的好處是就近消納了光伏發(fā)電的直流電。”阿里巴巴數(shù)據(jù)中心的工作人員對(duì)第一財(cái)經(jīng)等記者表示。

　　第一財(cái)經(jīng)在采訪過(guò)程中了解到，示范項(xiàng)目選址于此的原因是，張北地區(qū)新能源資源豐富，此外還具備空氣清潔、氣溫低、電價(jià)低等特點(diǎn)，而看重這些特點(diǎn)的阿里巴巴數(shù)據(jù)中心一方面對(duì)使用綠色能源具有一定的需求，同時(shí)對(duì)于電力的可靠性也具有極高的要求，但新能源目前存在不穩(wěn)定的問(wèn)題，且當(dāng)前光伏+儲(chǔ)能造價(jià)成本太高，尚不具備經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)示范項(xiàng)目則可將新能源和常規(guī)電網(wǎng)無(wú)縫連接，能夠較好地銜接發(fā)電企業(yè)與用戶的需求。

　　“在阿里巴巴張北云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，通過(guò)直流升壓的方式，將光伏發(fā)電輸送至數(shù)據(jù)中心，接入系統(tǒng)，作為備用，可以實(shí)現(xiàn)綠色能源的就近消納，余量還可上網(wǎng)。這套設(shè)備在一定程度上代表配電網(wǎng)的發(fā)展方向，是電網(wǎng)公司、發(fā)電企業(yè)、用電客戶之間相互溝通，以需求做驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目。”國(guó)網(wǎng)冀北公司相關(guān)工作人員表示。

　　“簡(jiǎn)而言之，基于柔變電站的交直流配電網(wǎng)減少了轉(zhuǎn)換過(guò)程，縮小設(shè)備體積，降低能耗折損，同時(shí)也保證數(shù)據(jù)中心的用電可靠性。”全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院電力電子研究所所長(zhǎng)鄧占鋒表示：“數(shù)據(jù)中心對(duì)用電的質(zhì)量有較高的要求，而電網(wǎng)本身由于接入用戶眾多而存在諸多干擾因素，經(jīng)過(guò)這套裝置，電網(wǎng)的干擾不會(huì)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)，進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)中心的用電可靠性。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的干擾也不會(huì)傳導(dǎo)至電網(wǎng)，通過(guò)這套裝置進(jìn)行了有效的隔離。”

　　“常規(guī)的數(shù)據(jù)中心使用的是雙路交流電，阿里從2011年起開(kāi)始使用一路高壓直流電，高壓直流的優(yōu)勢(shì)在于沒(méi)有中間的逆變環(huán)節(jié)，減少能效損耗。柔變項(xiàng)目正好匹配業(yè)務(wù)需求。最大的好處是就近消納了光伏發(fā)電的直流電。”阿里巴巴數(shù)據(jù)中心的工作人員告訴記者。

　　對(duì)于新能源發(fā)電企業(yè)而言，基于柔性電站的配電網(wǎng)能夠降低能耗折損，保證新能源的就近消納，增加電站收益。

　　“光伏發(fā)電一般而言需要將直流電通過(guò)逆變器變成交流電，再上網(wǎng)，用戶側(cè)需要將交流電變成直流電進(jìn)行使用，過(guò)程中存在能耗損失。”億利集團(tuán)張家口億源新能源有限公司副總經(jīng)理戚洪林表示。

　　據(jù)戚洪林介紹，基于柔變電站的交直流配電網(wǎng)解決了分布式光伏電站就地消納的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電兆瓦級(jí)容量不經(jīng)逆變環(huán)節(jié)，直接高壓直流并網(wǎng)，縮短了變換環(huán)節(jié)，降低了過(guò)程中的損耗，按照市場(chǎng)常見(jiàn)光伏逆變器效率折算，該項(xiàng)目降低變換損耗約為2%，每年為億源德勝光伏扶貧電站增加7萬(wàn)余元收益。

　　據(jù)了解，冀北公司隸屬國(guó)家電網(wǎng)公司，于2012年2月9日正式獨(dú)立運(yùn)作，管轄河北省唐山、張家口、秦皇島、承德、廊坊五個(gè)地市，截至2018年11月底，冀北電網(wǎng)新能源累計(jì)裝機(jī)容量1728.3萬(wàn)千瓦，同比增加17.2%，占統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量56.9%，居各省級(jí)電網(wǎng)之首。今年前11月，冀北電網(wǎng)新能源棄電率為4.8%，同比減少2.1個(gè)百分點(diǎn)，全網(wǎng)新能源棄電率已連續(xù)六年下降。