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(méi)有融化，一座座白色風(fēng)機(jī)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(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司建成投運(yùn)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(tuán)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(kāi)啟電力供給新模式
近年來(lái)，冀北電力立足于探索未來(lái)配電網(wǎng)的發(fā)展形態(tài)，服務(wù)于張家口可再生能源示范區(qū)建設(shè)，著眼于高端產(chǎn)業(yè)的高品質(zhì)電力需求，協(xié)同全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、南瑞集團(tuán)中電普瑞科技等單位，與阿里巴巴集團(tuán)、億利集團(tuán)緊密合作，以配電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)“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(shù)設(shè)想，并成功將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。2018年12月26日，世界首個(gè)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(yàn)和試運(yùn)行考驗(yàn)，正式投入商業(yè)運(yùn)行。
該示范工程建設(shè)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(shè)備電力電子變壓器具有4個(gè)交直流端口，在配電網(wǎng)中相當(dāng)于“縱橫交錯(cuò)江河中的碼頭”。在低壓側(cè)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(shí)現(xiàn)多種能源、多元負(fù)荷和儲(chǔ)能的即插即用和靈活接入，豐富了用戶(hù)對(duì)電能供應(yīng)的自主選擇權(quán)。
通過(guò)接入張北縣德勝村2.5兆瓦光伏扶貧發(fā)電項(xiàng)目，滿(mǎn)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(kāi)放的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、電網(wǎng)、用戶(hù)等多利益主體的共贏，開(kāi)啟了高品質(zhì)電力供給的新模式。
踐行首創(chuàng)精神走出新路徑
“首臺(tái)”“首次”“首套”成為示范工程建設(shè)中的高頻詞。示范工程作為集技術(shù)創(chuàng)新、新興產(chǎn)業(yè)多元供電服務(wù)、光伏扶貧、清潔能源消納于一體的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，是我國(guó)率先提出并實(shí)現(xiàn)的交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)。工程為應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)電源清潔化、多元化，網(wǎng)絡(luò)電力電子化、信息化以及負(fù)荷特性復(fù)雜化、互動(dòng)化的發(fā)展需求，提供了重要解決方案。
理念先進(jìn)，設(shè)備技術(shù)新穎，施工、調(diào)試要求高，示范工程從設(shè)計(jì)之初到投運(yùn)處處都是難啃的硬骨頭。示范工程于2017年10月14日開(kāi)工建設(shè)，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(shè)者們實(shí)行24小時(shí)輪班工作制，一撥累得干不動(dòng)了，一撥又頂了上去，提前兩個(gè)月完成了工程建設(shè)，為設(shè)備調(diào)試階段留出充足時(shí)間。
“示范工程的并網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行?！?017年1月18日，10千伏柔性變電站并網(wǎng)時(shí)，在冀北電科院技術(shù)中心的王曉斐看來(lái)，他們的任務(wù)很艱巨。面對(duì)許多新型設(shè)備，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可循。為此，他們無(wú)其他捷徑可選，只有加班加點(diǎn)，所有參加試運(yùn)行的人員主動(dòng)放棄節(jié)假日休息，開(kāi)啟“5+2”“白加黑”的連軸轉(zhuǎn)模式，最終圓滿(mǎn)完成示范工程168試運(yùn)行，為示范工程安全穩(wěn)定投入商業(yè)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
彰顯電力技術(shù)創(chuàng)造新成效
示范項(xiàng)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(jià)低等特點(diǎn)，而看重這些特點(diǎn)的阿里巴巴數(shù)據(jù)中心一方面對(duì)使用綠色能源具有一定的需求，同時(shí)對(duì)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(wèn)題，且當(dāng)前光伏+儲(chǔ)能造價(jià)成本太高，尚不具備經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)示范項(xiàng)目則可將新能源和常規(guī)電網(wǎng)無(wú)縫連接，能夠較好地銜接發(fā)電企業(yè)與客戶(hù)的需求。
在阿里巴巴張北云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，通過(guò)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(shí)現(xiàn)綠色能源的就近消納，余量還可上網(wǎng)。這套設(shè)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(hù)之間相互溝通以需求做驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)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(kāi)始使用一路高壓直流電，高壓直流的優(yōu)勢(shì)在于沒(méi)有中間的逆變環(huán)節(jié)，減少能效損耗。
柔變項(xiàng)目正好匹配業(yè)務(wù)需求。最大的好處是就近消納了光伏發(fā)電的直流電?！卑⒗锇桶蛿?shù)據(jù)中心的工作人員說(shuō)道。對(duì)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(guò)逆變器變成交流電，再上網(wǎng)，用戶(hù)側(cè)需要將交流電變成直流電進(jìn)行使用，過(guò)程中存在能耗損失?！眱|利集團(tuán)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(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電兆瓦級(jí)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(guò)程中的損耗，按照市場(chǎng)常見(jiàn)光伏逆變器效率折算，該項(xiàng)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(wàn)余元收益。
示范工程成功投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，為未來(lái)交直流配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行做出了有益探索。下一步，冀北電力將會(huì)把這一技術(shù)應(yīng)用到服務(wù)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(shè)備利用率，降低電網(wǎng)造價(jià)。