国网冀北电力柔性交直流配电网示范工程建设纪实

1月8日的河北省张家口市张北县，气温已下降到零下22摄氏度，在通往阿里巴巴张北数据中心的道路两边，厚厚的积雪还没有融化，一座座白色风机高高耸立，一片片光伏发电板整齐划一地排列在草原之中。

由国网冀北电力有限公司建成投运的张家口柔性变电站及交直流配电网示范工程，犹如一座桥梁，将该数据中心与张北县德胜村亿利集团光伏扶贫电站连接在一起，为该数据中心提供了源源不断的稳定绿色能源。

开启电力供给新模式

近年来，冀北电力立足于探索未来配电网的发展形态，服务于张家口可再生能源示范区建设，着眼于高端产业的高品质电力需求，协同全球能源互联网研究院、南瑞集团中电普瑞科技等单位，与阿里巴巴集团、亿利集团紧密合作，以配电网技术创新引领“源—网—荷”协调发展，在全球首次提出了大胆的柔性变电技术设想，并成功将其变为现实。2018年12月26日，世界首个柔性变电站及交直流配电网示范工程完成了近1年的全部试验和试运行考验，正式投入商业运行。

该示范工程建设有10千伏光伏直流升压站一座、10千伏柔性变电站一座。其中，10千伏柔性变电站的核心设备电力电子变压器具有4个交直流端口，在配电网中相当于“纵横交错江河中的码头”。在低压侧能够提供直流750伏 （含240伏）、交流380伏等3种灵活的供电方式，可实现多种能源、多元负荷和储能的即插即用和灵活接入，丰富了用户对电能供应的自主选择权。

通过接入张北县德胜村2.5兆瓦光伏扶贫发电项目，满足了阿里巴巴张北数据中心绿色用能需求。示范工程打造了灵活开放的能源互联网平台，实现了发电、电网、用户等多利益主体的共赢，开启了高品质电力供给的新模式。

践行首创精神走出新路径

“首台”“首次”“首套”成为示范工程建设中的高频词。示范工程作为集技术创新、新兴产业多元供电服务、光伏扶贫、清洁能源消纳于一体的能源互联网示范项目，是我国率先提出并实现的交直流混合配电网技术。工程为应对配电网电源清洁化、多元化，网络电力电子化、信息化以及负荷特性复杂化、互动化的发展需求，提供了重要解决方案。

理念先进，设备技术新颖，施工、调试要求高，示范工程从设计之初到投运处处都是难啃的硬骨头。示范工程于2017年10月14日开工建设，正临坝上地区寒冬季节。为保证工程按期建成，冀北电力的建设者们实行24小时轮班工作制，一拨累得干不动了，一拨又顶了上去，提前两个月完成了工程建设，为设备调试阶段留出充足时间。

“示范工程的并网运行并不意味着可以放松警惕，只有在完成后续调试方案的情况下，才有可能保证柔性变电站能够经得起电网突发情况的考虑，保持安全稳定运行。”2017年1月18日，10千伏柔性变电站并网时，在冀北电科院技术中心的王晓斐看来，他们的任务很艰巨。面对许多新型设备，没有经验可循。为此，他们无其他捷径可选，只有加班加点，所有参加试运行的人员主动放弃节假日休息，开启“5+2”“白加黑”的连轴转模式，最终圆满完成示范工程168试运行，为示范工程安全稳定投入商业运行打下坚实基础。

彰显电力技术创造新成效

示范项目选址于此的原因是，张北地区新能源资源丰富，此外还具备空气清洁、气温低、电价低等特点，而看重这些特点的阿里巴巴数据中心一方面对使用绿色能源具有一定的需求，同时对于电力的可靠性也具有极高的要求，但新能源目前存在不稳定的问题，且当前光伏+储能造价成本太高，尚不具备经济性，通过示范项目则可将新能源和常规电网无缝连接，能够较好地衔接发电企业与客户的需求。

在阿里巴巴张北云计算数据中心，通过直流升压的方式，将光伏发电输送至数据中心，接入系统，作为备用，可以实现绿色能源的就近消纳，余量还可上网。这套设备在一定程度上代表配电网的发展方向，是电网公司、发电企业、用电客户之间相互沟通以需求做驱动的项目。

“常规的数据中心使用的是双路交流电，阿里从2011年起开始使用一路高压直流电，高压直流的优势在于没有中间的逆变环节，减少能效损耗。

柔变项目正好匹配业务需求。最大的好处是就近消纳了光伏发电的直流电。”阿里巴巴数据中心的工作人员说道。对于新能源发电企业而言，基于柔性电站的配电网能够降低能耗折损，保证新能源的就近消纳，增加电站收益。

“光伏发电一般而言需要将直流电通过逆变器变成交流电，再上网，用户侧需要将交流电变成直流电进行使用，过程中存在能耗损失。”亿利集团张家口亿源新能源有限公司副总经理戚洪林介绍，基于柔变电站的交直流配电网解决了分布式光伏电站就地消纳的问题，实现了光伏发电兆瓦级容量不经逆变环节，直接高压直流并网，缩短了变换环节，降低了过程中的损耗，按照市场常见光伏逆变器效率折算，该项目降低变换损耗约为2%，每年为亿源德胜光伏扶贫电站增加7万余元收益。

示范工程成功投入商业运营，为未来交直流配电网的设计运行做出了有益探索。下一步，冀北电力将会把这一技术应用到服务冬奥的智能配网中，这将大大提高新能源的消纳水平，并提高设备利用率，降低电网造价。

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