世界首套柔性交直流配電網示范工程投運

歷經14個月的艱苦研發，進行了多項拓撲創新設計和仿真驗證，完成了成百上千次的閥體調試和控制保護調試。終于，12月26日，在零下21攝氏度的河北張北縣阿里巴巴小二臺數據港內，張北柔性變電站及交直流配電網科技示范工程完成全部試驗和試運行考驗，標志著世界首個基于柔性變電站的交直流配電網正式投入商業運行。

      在工程投運現場：

      國網冀北電力有限公司董事長、黨委書記田博

      該示范工程是集技術創新、新興產業多元供電服務、光伏扶貧、清潔能源消納于一體的能源互聯網示范項目，是我國率先提出并實現的交直流混合配電網技術，是電力電子技術領域的原始創新。工程正式投運為應對配電網電源清潔化、多元化，網絡電力電子化、信息化以及負荷特性復雜化、互動化的發展需求，提供了重要解決方案，實現了清潔能源高品質消納、柔性接入和靈活調配，提高了區域能源“源—網—荷—儲”協調互動水平，支撐了未來電網運行方式的靈活性和系統的穩定性。

     全球能源互聯網研究院院長邱宇峰

     作為項目主要研發單位之一的，全球能源互聯網研究院院長邱宇峰在發言中介紹，作為世界首個全可控電力電子柔性變電站及具有柔性控制的交直流混合配電網，示范工程體現出“技術原創”“柔性自愈”“靈活開放”“智能高效”的基本特征，其首創應用的電力電子變壓器取得了5大技術突破，較現有技術能量密度提升200%，大幅降低了設備成本和占地。

自2016年以來，立足于探索未來配電網的發展形態，服務于張家口可再生能源示范區建設，著眼于高端產業的高品質電力需求，在國家電網有限公司組織下，國網冀北電力協同全球能源互聯網研究院、南瑞集團中電普瑞科技等單位，與阿里巴巴集團、億利集團緊密合作，發揚首創、原創精神，以配電網技術創新引領“源-網-荷”協調發展，建成張北柔性變電站及交直流配電網科技示范工程，在理念上、技術上、效益上提供了豐富、廣泛的示范價值。該工程是交直流高度融合、多電壓等級協調互動、高度智能化的配用電網絡，是未來配電網的雛形。具有四個方面的鮮明特色：

“技術原創”：開創技術引領發展的新方向

      示范工程原創性地提出了融多種功能于一體的柔性變電站概念，賦予了變電站全新的功能形態，推動了變電站關鍵設備由“多種設備組合”向“單一設備集成”方向發展，有效減少配電網設備的種類和數量。示范工程首創的電力電子變壓器取得了5大技術突破，實現了多端口一體化變壓變換、直流故障隔離、端口間能量雙向互濟、交直流負荷高可靠供電4大功能，較現有技術能量密度提升200%，大幅降低了設備成本和占地。

“柔性自愈”：打造配電網發展的新形態

      示范工程對未來配電網發展形態進行了大膽嘗試，提出了基于柔性變電站的交直流配電網新理念，構建了成套設計的框架體系，設計了多種交直流配電網組網模式。示范工程發展完善了交直流配電網理論，攻克了“源-網-荷”協調優化控制和直流快速保護技術難題，實現了功率潮流的靈活調控、故障限流與自愈。示范工程將阿里巴巴集團數據中心和億利集團光伏扶貧電站連接，組成包含“源-網-荷”元素的交直流配電網，首次實現了智能電網與云計算產業的深度結合，勾勒了未來電網發展的新形態。

“靈活開放”：開啟高品質電力供給的新模式

      柔性變電站的核心設備電力電子變壓器具有4個交直流端口，在配電網中相當于“縱橫交錯江河中的碼頭”。在低壓側能夠提供直流750V（含240V）、交流380V等3種靈活的供電方式，可實現多種能源、多元負荷和儲能的即插即用和靈活接入，豐富了用戶對電能供應的自主選擇權。引入張北縣德勝村2.5MW光伏扶貧發電，滿足了阿里巴巴集團數據中心綠色用能需求。示范工程打造了靈活開放的能源互聯網平臺，實現了發電、電網、用戶等多利益主體的共贏，開啟了高品質電力供給的新模式。

“智能高效”：彰顯電力技術突破升級的新成效

      示范工程的技術創新推動了“源-網-荷”協調發展，為發電、電網、用戶帶來了實實在在的效益。先進的電網調度控制技術，讓配電網更加智能，能夠實現“源-網-荷”間的能量互補調劑。讓光伏發電既能優先在數據中心就地消納，又能在發電富余時保證全額上網消納，同時保證數據中心不間斷的高可靠供電。領先的電子電力技術，讓電力系統更加高效。根據初步測算，光伏發電采用直流升壓，提高了光伏系統效率約2%，每年可以為德勝村新增約7萬元發電收入。數據服務器采用直流供電，可以節省數據中心設備投資約1%（每1萬臺服務器節省投資約60萬元），降低數據中心能耗約10%-20%。

      據了解，示范工程相關技術已被張家口冬奧專區等地采用，正在開展示范項目的前期工作，其成果必將有力推進我國配電網和能源互聯網技術的創新發展。