消纳“绿电”，智慧电网胃口大

长风起张北，“绿电”送京畿。地处河北省西北部、内蒙古高原南缘的张北地区“风光”资源丰富。通过张北柔直工程，每年有140亿千瓦时清洁电量输入北京地区，约占北京市年用电量的1/10。

“绿电”清洁环保，却也存在随机性、间歇性、波动性等弱点，需要一整套稳定高效的智慧电网加以支撑。近年来，国网冀北电力有限公司以改革赋能，以科技助力，搭建新能源供给消纳体系，全面提升能源安全保障能力。

智慧护驾：“绿色高速”通京畿

柔性直流输电技术响应速度快、可控性好、适应性强，被认为是提升电网接纳“绿电”能力的“金钥匙”。长期以来，各国对相关核心技术与装备严格保密。

2020年6月，全长666公里的张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程竣工投产，它是世界首个具有网络特性的直流电网工程，为破解新能源大规模开发和消纳的世界级难题提供了“中国方案”。

作为输送“绿电”的“智慧高速”，张北柔直工程由我国自主研发、设计、建设和运行，创造12项世界第一。科研人员闯过数道难关，攻克了柔性直流组网、容量提升与可靠性提升三大技术难题。

“这是世界上最大容量交流耗能装置，可以避免因交流电压抬高而损坏设备，相当于给电网装上安全气囊；这是世界上最高电压等级开断能力最大的直流断路器，能在3毫秒内快速分断超大直流故障电流，还能重新合闸，保障电力输送不中断；这是世界上第一个真正具有网络特性的直流电网，可靠性世界领先……”在张北柔直工程中都换流站，高级工程师金海望向半月谈记者详解这些听起来拗口却领先世界的“黑科技”。

作为张北柔直工程的重要送端，中都换流站直接与风电、光伏新能源场站连接。“好比一条条水质和水量各不相同支流全都突然汇入干流，控制难度大。”金海望说，中都换流站既像水厂一样提升“绿电”质量，又像水库一样控制流量，保障电网安全稳定运行。

“风电光伏就像两匹桀骜的野马。我们要驯服它，给它系上缰绳，配上马鞍，加上鞭子。”国网冀北电力有限公司副总经理李阿勇这样比喻。2023年3月，张北柔性直流电网试验示范工程荣获第七届中国工业大奖。

国家风光储输示范工程全景

智能巡检保障电力动脉安全

“变电站内高空设备巡检一直是难题，若无法及时发现缺陷，电网安全得不到保障。”北京大工匠、首都劳动奖章获得者、高级工程师魏晓伟向半月谈记者讲解起无人机在变电站内安全作业的技术要领。魏晓伟带领团队，开展无人机变电巡检研究，在世界上首次提出并发明“整体绝缘无人机”，彻底消除了无人机导致放电的风险。

通过远程监控，技术人员向半月谈记者展示最新的无人机策略性自主巡检技术。只见一架无人机从部署在郊野的固定式机巢中飞出，沿预设线路飞行，自动调节航速和高度，对电塔上的绝缘子和金具进行近距离精细化排查。

在国网承德供电公司输电全景智慧指挥中心，大屏幕实时呈现百公里内电网线路、变电站和杆塔状态。“这里地广山多林茂，电网设备运维、输配电线路防火难度高、责任重。”工程师于长任说，“我们创新研发输电智慧运检体系，依托5000余套监控装置和人工智能辅助，实现全景状态感知、集中监控指挥、立体联合巡检。”

15时23分，在半月谈记者采访时，指挥中心预警系统突然告警。原来，位于220千伏榆河一线60号铁塔的可视化监测装置抓拍到一台作业中的大型机械正快速靠近导线。人工智能第一时间识别响应，指挥中心迅速通知人员赶赴现场。

15时26分，值班员启动声光告警装置，远程喊话并闪烁警示灯，驱离危险作业；5分钟后，大型机械逐渐远离线路；15时49分，指挥中心核实隐患已被消除。

“快速感知、快速响应、快速解决。”于长任说，从过去巡视人员两腿跑路，到如今数据跑路；从被动式风险应对，到主动式预警防范，指挥中心实现电网由人工运维向智能运维的跨越式转型。

在拥有世界最大人工林海的塞罕坝，运维团队还对区域内线路探索使用数字孪生技术。“我们对线路本体和通道进行三维激光点云模型重建，在电脑上1∶1还原空间坐标，实时监控。一些肉眼看不到的内部缺陷也能及时发现。”于长任说。

国网冀北超高压公司检修人员在巡视检查

科技创新让“绿电”更友好

在位于河北省张家口市的国家风光储输示范基地，半月谈记者登高俯瞰，高大风机矗立草原之上，连绵起伏的光伏板在阳光下熠熠发光。

“国家风光储输示范工程重在破解大规模新能源集中并网、集成应用难题。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党委党建部副主任梁立新说，“电能转换是瞬间完成的，期间一旦失衡，将对电网带来极大安全困扰。这好比超市进货，必须守住源头，采购质量过硬的货品。”

为从源头根治“绿电”的不友好特征，该基地打造世界首创的风光储输“四位一体”联合发电控制和调度模式，将新能源发电出力10分钟平均波动率由30%降低至5%以内。

在示范基地电站控制中心，显示屏上，不同颜色曲线显示着风、光、储、输设备的运行状态。“系统自动调节有功功率和电压，准确执行电网调度计划指令。”梁立新说，无论风力、光照如何波动，电站发出的电流始终平稳。

电力作为即时消费的特殊商品，需求端用多少电，供应端就发多少电。火电机组灵活度高，用电高峰多烧些煤，多开几个机组就行。新能源发电的响应能力没那么快，必须整体谋划供给和消纳。针对此，国网冀北电力有限公司探索建立全国首个市场化运营的虚拟电厂示范工程，打通发电端和用电端。

虚拟电厂没有实体，建在“云端”，靠数据和智能控制技术运行，为电网提供调峰、调频、备用等辅助服务。它聚合用电侧各类用电负荷，使用户灵活响应电网调峰需求及调度指令；同时集中分布式电源、储能等可调资源，实现电源侧多能互补、负荷侧双向互动、储能灵活调剂。

“在电网负荷过高、电力供应紧张时，用户把不重要的负荷腾出来，就能在虚拟电厂的交易平台换钱；夜间风电出力大，则鼓励用户多用电。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司数据技术室主管张文煜说，虚拟电厂“削峰填谷”，可减少电网和尖峰电源建设，实现用户、电网公司、发电企业多方降本共赢。

国网冀北电力有限公司董事长、党委书记张玮表示，下一步，将继续全面深化改革，争创新型电力系统示范标杆，打造能源转型最佳实践；争创高质量发展标杆，打造一流省级电网企业；努力争做能源清洁低碳转型的最强推动者、最快先行者、最优引领者。

半月谈记者：徐宁

原标题：《“风光”无限好，“二马”并驾跑 消纳“绿电”，智慧电网胃口大》

*本文为《半月谈内部版》2023年第10期内容