1月8日的河北省張家口市張北縣，氣溫已下降到零下22攝氏度，在通往阿里巴巴張北數(shù)據(jù)中心的道路兩邊，厚厚的積雪還沒有融化，一座座白色風機高高聳立，一片片光伏發(fā)電板整齊劃一地排列在草原之中。
由國網(wǎng)冀北電力有限公司建成投運的張家口柔性變電站及交直流配電網(wǎng)示范工程，猶如一座橋梁，將該數(shù)據(jù)中心與張北縣德勝村億利集團光伏扶貧電站連接在一起，為該數(shù)據(jù)中心提供了源源不斷的穩(wěn)定綠色能源。
開啟電力供給新模式
近年來，冀北電力立足于探索未來配電網(wǎng)的發(fā)展形態(tài)，服務于張家口可再生能源示范區(qū)建設，著眼于高端產(chǎn)業(yè)的高品質電力需求，協(xié)同全球能源互聯(lián)網(wǎng)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，以配電網(wǎng)技術創(chuàng)新引領“源—網(wǎng)—荷”協(xié)調(diào)發(fā)展，在全球首次提出了大膽的柔性變電技術設想，并成功將其變?yōu)楝F(xiàn)實。2018年12月26日，世界首個柔性變電站及交直流配電網(wǎng)示范工程完成了近1年的全部試驗和試運行考驗，正式投入商業(yè)運行。
該示范工程建設有10千伏光伏直流升壓站一座、10千伏柔性變電站一座。其中，10千伏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(wǎng)中相當于“縱橫交錯江河中的碼頭”。在低壓側能夠提供直流750伏 （含240伏）、交流380伏等3種靈活的供電方式，可實現(xiàn)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。
通過接入張北縣德勝村2.5兆瓦光伏扶貧發(fā)電項目，滿足了阿里巴巴張北數(shù)據(jù)中心綠色用能需求。示范工程打造了靈活開放的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)了發(fā)電、電網(wǎng)、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。
踐行首創(chuàng)精神走出新路徑
“首臺”“首次”“首套”成為示范工程建設中的高頻詞。示范工程作為集技術創(chuàng)新、新興產(chǎn)業(yè)多元供電服務、光伏扶貧、清潔能源消納于一體的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目，是我國率先提出并實現(xiàn)的交直流混合配電網(wǎng)技術。工程為應對配電網(wǎng)電源清潔化、多元化，網(wǎng)絡電力電子化、信息化以及負荷特性復雜化、互動化的發(fā)展需求，提供了重要解決方案。
理念先進，設備技術新穎，施工、調(diào)試要求高，示范工程從設計之初到投運處處都是難啃的硬骨頭。示范工程于2017年10月14日開工建設，正臨壩上地區(qū)寒冬季節(jié)。為保證工程按期建成，冀北電力的建設者們實行24小時輪班工作制，一撥累得干不動了，一撥又頂了上去，提前兩個月完成了工程建設，為設備調(diào)試階段留出充足時間。
“示范工程的并網(wǎng)運行并不意味著可以放松警惕，只有在完成后續(xù)調(diào)試方案的情況下，才有可能保證柔性變電站能夠經(jīng)得起電網(wǎng)突發(fā)情況的考慮，保持安全穩(wěn)定運行?！?017年1月18日，10千伏柔性變電站并網(wǎng)時，在冀北電科院技術中心的王曉斐看來，他們的任務很艱巨。面對許多新型設備，沒有經(jīng)驗可循。為此，他們無其他捷徑可選，只有加班加點，所有參加試運行的人員主動放棄節(jié)假日休息，開啟“5+2”“白加黑”的連軸轉模式，最終圓滿完成示范工程168試運行，為示范工程安全穩(wěn)定投入商業(yè)運行打下堅實基礎。
彰顯電力技術創(chuàng)造新成效
示范項目選址于此的原因是，張北地區(qū)新能源資源豐富，此外還具備空氣清潔、氣溫低、電價低等特點，而看重這些特點的阿里巴巴數(shù)據(jù)中心一方面對使用綠色能源具有一定的需求，同時對于電力的可靠性也具有極高的要求，但新能源目前存在不穩(wěn)定的問題，且當前光伏+儲能造價成本太高，尚不具備經(jīng)濟性，通過示范項目則可將新能源和常規(guī)電網(wǎng)無縫連接，能夠較好地銜接發(fā)電企業(yè)與客戶的需求。
在阿里巴巴張北云計算數(shù)據(jù)中心，通過直流升壓的方式，將光伏發(fā)電輸送至數(shù)據(jù)中心，接入系統(tǒng)，作為備用，可以實現(xiàn)綠色能源的就近消納，余量還可上網(wǎng)。這套設備在一定程度上代表配電網(wǎng)的發(fā)展方向，是電網(wǎng)公司、發(fā)電企業(yè)、用電客戶之間相互溝通以需求做驅動的項目。
“常規(guī)的數(shù)據(jù)中心使用的是雙路交流電，阿里從2011年起開始使用一路高壓直流電，高壓直流的優(yōu)勢在于沒有中間的逆變環(huán)節(jié)，減少能效損耗。
柔變項目正好匹配業(yè)務需求。最大的好處是就近消納了光伏發(fā)電的直流電。”阿里巴巴數(shù)據(jù)中心的工作人員說道。對于新能源發(fā)電企業(yè)而言，基于柔性電站的配電網(wǎng)能夠降低能耗折損，保證新能源的就近消納，增加電站收益。
“光伏發(fā)電一般而言需要將直流電通過逆變器變成交流電，再上網(wǎng)，用戶側需要將交流電變成直流電進行使用，過程中存在能耗損失?！眱|利集團張家口億源新能源有限公司副總經(jīng)理戚洪林介紹，基于柔變電站的交直流配電網(wǎng)解決了分布式光伏電站就地消納的問題，實現(xiàn)了光伏發(fā)電兆瓦級容量不經(jīng)逆變環(huán)節(jié)，直接高壓直流并網(wǎng)，縮短了變換環(huán)節(jié)，降低了過程中的損耗，按照市場常見光伏逆變器效率折算，該項目降低變換損耗約為2%，每年為億源德勝光伏扶貧電站增加7萬余元收益。
示范工程成功投入商業(yè)運營，為未來交直流配電網(wǎng)的設計運行做出了有益探索。下一步，冀北電力將會把這一技術應用到服務冬奧的智能配網(wǎng)中，這將大大提高新能源的消納水平，并提高設備利用率，降低電網(wǎng)造價。