张北柔性直流电网工程简介

2023年3月，国家电网有限公司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。该工程突破了三大技术难题，创造了12项“世界第一”，为解决新能源大规模开发和消纳的世界级难题提供了“中国方案”。

01 四端环形柔性直流电网

张北柔性直流电网工程（以下简称“张北柔直工程”）是国家电网有限公司贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略、践行绿色冬奥理念的重大标志性工程。该工程由我国自主研发、设计、建设和运行，是集大规模可再生能源友好接入、多种形态能源互补和灵活消纳、直流电网构建等于一体的重大科技试验示范工程。

依靠自主创新，工程解决了绿电随机性、间歇性、波动性等问题，突破了组网技术空白、输电能力受限、运行可靠性低三大世界级技术难题，创造了“世界上第一个真正具有网络特性的直流电网”“世界上第一个实现风、光和储能多能互补的直流电网”等12项“世界第一”，成为世界首个输送大规模风能、太阳能、抽水蓄能等多种形态能源的四端环形柔性直流电网。

01.工程建设情况

张北柔直工程于2017年12月获得核准，次年2月开工建设，2020年6月竣工投产。工程新建张北、康保、丰宁、北京4座换流站及±500千伏直流输电线路666千米，具有680万千瓦的可再生能源汇集能力，将张北新能源基地、丰宁储能基地与北京负荷中心相连，显著提升了张北地区新能源外送能力。工程全面提高了京津冀地区绿色电能比例，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”。

02.工程建设成效

张北柔直工程投运以来，针对柔性直流电网技术的特殊性，国家电网公司探索应用构网型开环控制策略，有效平抑新能源大规模并入柔性直流电网给系统带来的影响，减少系统运行故障的发生，大幅提高柔性直流电网的调节能力和灵活性。提升绿电输送能力30%以上，助力张北柔直工程实现450万千瓦满功率运行。

2022年北京冬奥会场馆历史性地实现100%绿电供应。“张北的风点亮北京的灯”，由畅想变为现实。北京冬奥会期间，张北柔直工程整体运行情况良好，首个柔性直流电网系统的稳定性、全套自主化核心装备的可靠性均得到了充分验证，累计输送新能源电量3.26亿千瓦时，输电功率最高超过北京全市用电负荷的八分之一。

通过张北柔直工程，每年输入北京地区的清洁电能，约占北京市年用电量的十分之一，相当于减少标准煤燃烧490万吨，减排二氧化碳1280万吨。截至10月20日，张北柔直工程已安全运维1574天，累计向京津冀地区输送绿电超351.59亿千瓦时。

02新能源利用的“中国方案”

国家电网公司于2006年提出柔性直流输电技术总体规划，正式启动柔性直流输电重大科技专项，组建柔性直流技术攻关团队开展系统化研究。

从“点对点”的柔性直流输电到柔性多端联网，再到柔性直流电网；从±30千伏，到±200千伏、±320千伏、±420千伏，再到±500千伏……多年来，国家电网在柔性直流技术领域不断取得创新突破，实现了该技术领域的跟跑到领跑。

柔性直流输电工程

2011

我国首个柔性直流输电工程——上海南汇风电场并网柔性直流输电示范工程投运，容量20兆瓦，电压等级±30千伏；

我国在柔性直流输电技术领域实现了从无到有的突破。

2014

浙江舟山五端柔性直流输电工程投入运行，最大单站容量400兆瓦，电压等级±200千伏；

我国已掌握柔性直流输电成套设计、试验、调试和运行的核心技术。

依托张北柔直工程，国家电网公司通过产学研用大规模协同攻关，在推进重大装备国产化方面取得重要成果，设备性能与制造水平占据了国际制高点。

1自主研制了世界上首批最高电压等级的直流断路器，攻克了“大功率直流电流开断”这一世界性难题。

2研制了世界上最大换流容量的柔直换流阀，可靠性达到国际领先水平。

3研制了世界上最高功率的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件，填补了国内先进功率半导体器件的空白。

工程还建成了涵盖柔直工程建设全过程的技术标准体系，建立了世界一流的柔直试验基地，打造了国际一流的专家团队，带动了我国电网技术和装备制造产业升级，巩固和扩大了我国在世界直流输电领域的技术领先优势。

03新一代输电技术

柔性直流输电技术是基于可关断器件和电压源换流器的直流输电技术，是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术。近年来柔性直流输电技术在国内外发展迅速。

相比常规高压直流输电，柔性直流输电技术不存在换相失败问题，无需配置滤波及无功补偿设备，易于构建多端直流电网，具备黑启动能力，可以改善可再生能源接入性能，提高电网故障穿越能力和系统运行稳定性。由多条柔性直流输电线路组成的直流电网是未来电网的一个重要发展方向。随着新能源的规模化开发，柔性直流输电技术，尤其是柔性直流电网的构建，可以实现区域间能源资源的优化配置、大规模新能源的可靠接入，提升现有电力系统运行稳定性。

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