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3月19日，張北柔性直流電網(wǎng)試驗示范工程榮獲第七屆中國工業(yè)大獎。這是我國自主研發(fā)、設計、建設和運行的世界首個柔性直流電網(wǎng)工程，突破了三大技術難題，創(chuàng)造了12項世界第一，是我國原創(chuàng)、領先國際的重大技術創(chuàng)新——

馭風而上 逐光向前

作為我國工業(yè)領域的最高獎項，中國工業(yè)大獎授予代表我國工業(yè)發(fā)展最高水平，在自主創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級、兩化深度融合、實現(xiàn)碳達峰碳中和、填補國內(nèi)外空白和替代進口等方面，在發(fā)展民族品牌、增強綜合國力、推動國民經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)文明建設方面作出重大貢獻的工業(yè)企業(yè)和項目。獲獎的企業(yè)和項目要彰顯愛國主義為核心的民族精神和改革創(chuàng)新為核心的時代精神。

張北柔直工程于2017年12月獲得核準，次年2月開工建設，2020年6月竣工投產(chǎn)。工程新建張北、康保、豐寧、北京4座換流站及±500千伏直流輸電線路666千米，將張北新能源基地、豐寧儲能基地與北京負荷中心相連，是世界首個具有網(wǎng)絡特性的直流電網(wǎng)工程。

張北柔直工程是國家電網(wǎng)有限公司貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略的重大標志性工程，是世界上首個柔性直流電網(wǎng)工程，是中國原創(chuàng)、領先國際的重大技術創(chuàng)新，突破了柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升等三大技術難題，創(chuàng)造了12項世界第一。工程顯著提升了張北地區(qū)新能源外送能力，全面提高了京津冀地區(qū)綠色電能比例，為破解新能源大規(guī)模開發(fā)和消納的世界級難題提供了“中國方案”。

張北的風點亮北京的燈

開辟新能源大規(guī)模送出新路徑

3月的張北，碧空如洗，草原上一排排光伏板在陽光下熠熠發(fā)光，如同一片藍色海洋，一臺臺風機徐徐轉(zhuǎn)動，條條銀線載滿清潔電能送至遠方。

地處河北省西北部、內(nèi)蒙古高原南緣，張北遼闊的地域、特殊的氣候條件，使這里擁有優(yōu)質(zhì)的可再生能源資源。其中，風能、太陽能尤為豐富，適合大規(guī)模開發(fā)。

張北柔直工程依托張北壩上地區(qū)新能源送出、支持北京電力供應綠色低碳轉(zhuǎn)型的典型場景，建設了世界上首個風、光、儲、輸一體化的柔性直流電網(wǎng)工程，從原理上突破了交流電網(wǎng)強弱、新能源匯集距離等因素對新能源并網(wǎng)的限制，通過“多點匯集、多能互補、時空互補、源網(wǎng)荷協(xié)同”，實現(xiàn)了新能源側自由波動發(fā)電和負荷側可控穩(wěn)定供電，為推動能源轉(zhuǎn)型、保障能源安全提供了全新技術手段。

張北柔直工程擁有680萬千瓦的可再生能源匯集能力，是世界首個輸送大規(guī)模風能、太陽能、抽水蓄能等多種形態(tài)能源的四端柔性直流電網(wǎng)。經(jīng)由它，張北的“無限風光”順利進京。

2022年北京冬奧會載入史冊，冬奧場館歷史性地實現(xiàn)100%綠電供應。“張北的風點亮北京的燈”，這一詩意暢想變?yōu)槊篮矛F(xiàn)實。冬奧會期間，張北柔直工程整體運行情況良好，首個柔性直流電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、全套自主化核心裝備的可靠性均得到了充分驗證，累計輸送新能源3.26億千瓦時，輸電功率最高超過北京全市用電負荷的八分之一，在世界舞臺上全面展示了中國“能源生產(chǎn)和消費革命”的新模式。

綠電點亮一座座奧運場館，也走進北京的千家萬戶。通過張北柔直工程，每年140億千瓦時清潔電能輸入北京地區(qū)，約占北京市年用電量的十分之一，相當于減少標準煤燃燒490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。截至今年3月15日，張北柔直工程累計向北京、河北北部地區(qū)輸送164.06億千瓦時清潔電能，在電力保供、能源轉(zhuǎn)型中持續(xù)發(fā)力。

自主攻關首次構建直流電網(wǎng)

創(chuàng)造12項世界第一

風起風止，日升日落，新能源的隨機性、波動性特征使得新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納成為世界級難題。柔性直流輸電技術是破解清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)消納難題的“金鑰匙”，是能源有效駕馭和高效轉(zhuǎn)換最關鍵的技術之一。

中國工業(yè)大獎獲獎項目標準中對科技水平有著明確規(guī)定：在關鍵領域取得重大突破，擁有自主知識產(chǎn)權、關鍵核心技術及標準。

張北柔直工程不僅是實現(xiàn)清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)、推動能源革命、踐行綠色冬奧理念的標志性工程，也是世界首個實現(xiàn)直流電網(wǎng)構建的重大科技試驗示范工程。工程核心技術和關鍵設備均為國際首創(chuàng)。

“柔性直流輸電技術是以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術，具有響應速度快、可控性好、適應性強、運行方式靈活、同等容量占地規(guī)模小等特點，是提升可再生能源接納能力、支撐能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)構建的重要技術手段。”國網(wǎng)冀北電力有限公司科技部科研管理處處長徐鵬亮介紹，各國對柔性直流輸電的核心技術與裝備都嚴格保密，而在超高電壓等級的柔性直流電網(wǎng)工程方面，全世界都沒有先例，沒有可借鑒的成熟經(jīng)驗，因此只能靠自主創(chuàng)新去挑戰(zhàn)這一電網(wǎng)領域的前沿技術，從而保持我國在電網(wǎng)技術上的領先優(yōu)勢。

張北柔直工程原始創(chuàng)新難度極大，從方案論證到生產(chǎn)準備、從控制保護聯(lián)調(diào)到現(xiàn)場試驗的各個環(huán)節(jié)，公司科研人員始終堅持在消化吸收的基礎上創(chuàng)新突破。最終工程突破柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升等三大技術難題，首次提出了高可靠性、強韌性的柔直組網(wǎng)系統(tǒng)方案，攻克了大規(guī)模新能源接入直流電網(wǎng)的穩(wěn)定控制難題，取得了12項世界第一，實現(xiàn)了直流輸電從“線”到“網(wǎng)”的質(zhì)變，解決了新能源大規(guī)模并網(wǎng)難、遠距離傳輸難、源網(wǎng)荷平衡難等問題，進一步推動我國柔性直流輸電技術和直流電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。

依托張北柔直工程，公司通過產(chǎn)學研用大規(guī)模協(xié)同攻關，在推進重大裝備國產(chǎn)化方面取得重要成果，解決了關鍵的“卡脖子”問題，設備性能與制造水平占據(jù)了國際制高點——自主研制了世界上首批最高電壓等級的直流斷路器，攻克了“大功率直流電流開斷”這一世界性難題；研制了世界上最大換流容量的柔直換流閥，可靠性達到國際領先水平；研制了世界上最高功率的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）器件，填補了國內(nèi)先進功率半導體器件的空白。

張北柔直工程建成了涵蓋柔直工程建設全過程的技術標準體系，建立了世界一流的柔直試驗基地，打造了國際一流的專家團隊，帶動了我國電網(wǎng)技術和裝備制造產(chǎn)業(yè)升級，鞏固和擴大了我國在世界直流輸電領域的技術領先優(yōu)勢。2022年，國家電網(wǎng)公司中標德國BorWin6海上風電柔直工程項目，標志著我國高端輸電技術的國際影響力邁上了新臺階。

綠色建設重環(huán)保

綠色發(fā)展惠民生

“屋頂?shù)倪@些光伏板，既能保障冬天可靠供暖，每月還能為我們帶來收益補貼，真的非常感謝供電公司！”張北縣小二臺鎮(zhèn)德勝村村民王登云說。2017年1月，習近平總書記來到張北縣，踏著皚皚白雪進入德勝村。在400千瓦村級電站旁，他察看設備安裝運行狀態(tài)，詳細了解電站如何發(fā)揮惠民扶貧作用。

如今，光伏產(chǎn)業(yè)已成為村里的“增收法寶”之一，是村民眼中的“鐵桿莊稼”。

將張北地區(qū)的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢，張北柔直工程顯著提升了當?shù)匦履茉赐馑湍芰?，增強了電網(wǎng)接納和配置多種資源的能力。工程拉動當?shù)仫L電、光伏發(fā)電投資達到600億元，促進了1110座光伏扶貧電站發(fā)電量消納，惠及10.4萬戶當?shù)鼐用瘢?021年6月被中宣部命名為全國愛國主義教育示范基地。

中國工業(yè)大獎評選要求項目“有效實施清潔生產(chǎn)，排污指標、減碳目標、措施及碳排放水平達到國內(nèi)同行業(yè)領先、國際先進水平”“具有完善的環(huán)境管理體系”“注重環(huán)境和生態(tài)保護，實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展”。

綠色是高質(zhì)量發(fā)展的底色。在助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的同時，張北柔直工程高度重視環(huán)境保護，在設計、施工和運行期均采取了有效的污染防治和生態(tài)保護措施，打造了“綠色工程”——各類設備全面采用清潔生產(chǎn)工藝，采用低毒無害環(huán)境友好型原材料；臨建區(qū)域會議室等使用太陽能發(fā)電照明，布置新能源汽車充電樁，辦公區(qū)域中水循環(huán)利用；采用高跨方式跨越果園、林木，實現(xiàn)最小化樹木砍伐，施工結束后通過播撒草籽、種植灌木等方式恢復原有地貌；直流線路跨越官廳水庫處采用鐵塔加高設計、設置臨時棧橋和圍堰等措施，最大限度減小對水庫水源保護區(qū)的環(huán)境影響。

風光無限，綠潮奔涌。張北柔直工程以原始創(chuàng)新和關鍵核心技術突破為保障能源安全、實現(xiàn)“雙碳”目標作出貢獻。在科學有序推進碳達峰碳中和的大背景下，在更廣的領域、更深的層次、更大的范圍，創(chuàng)新的種子正在萌發(fā)，綠色發(fā)展的動能正在積聚，更多自主創(chuàng)新、清潔發(fā)展的電網(wǎng)實踐正在落地。

原標題： 張北的風點亮北京的燈 開辟新能源大規(guī)模送出新路徑