11月1日，在張北柔性直流電網(wǎng)工程中都換流站交流場，工作人員正在對耗能變壓器進行鐵芯夾件電流檢測。
河北日報記者 馬彥銘攝河北日報記者 馬彥銘 通訊員 郭 旭 田 園
張北小縣，風光無限。
張北縣地處壩上，風能和太陽能資源豐富。全縣風能在不限電條件下年平均利用小時可達3000小時，太陽能年平均利用小時達1700小時以上。目前，張北新能源總裝機規(guī)模達907.16萬千瓦，其中風電規(guī)模563.3萬千瓦、光伏規(guī)模327.54萬千瓦，裝機規(guī)模位居河北首位、全國前列。
來自風能和太陽能的綠電清潔環(huán)保，但也存在隨機性、間歇性、波動性等弱點，如何消納是個難題。多年來，張北縣創(chuàng)新舉措，持續(xù)做大做強新能源產(chǎn)業(yè)。壩上的綠色能源點亮了北京的燈，照亮了雄安的夜，進入千家萬戶。
張北的無限風光，怎樣變身為穩(wěn)定供應的綠電?筆者進行了探訪。
“制”綠電形成產(chǎn)業(yè)
在張北，用于發(fā)電的風電設備已實現(xiàn)本地造。11月2日，在張北縣運達風電有限公司裝配車間，工人們正在對輪轂、主軸承等風電機組配件進行組裝。
“我們主要生產(chǎn)發(fā)電能力在4兆瓦以上的大型風電機組，部分機組發(fā)電能力達6.25兆瓦，也就是說在滿發(fā)狀態(tài)下，每小時能發(fā)電6250千瓦時?！惫究偨?jīng)理張英波說，依靠自主研發(fā)、自主設計，運達風電2021年生產(chǎn)能力達到617臺(套)的高點，產(chǎn)值逾30億元。
除生產(chǎn)大型風電機組，運達風電還把業(yè)務拓展到風電機組的運維后市場和風電機組的更新?lián)Q代市場。張英波介紹，通過智慧運維和技術改造，他們能夠有效提升現(xiàn)有風電機組的發(fā)電能力。
在張北艾郎風電科技發(fā)展有限公司新廠區(qū)，院內擺放著排列整齊的風電葉片。“新廠區(qū)預計年產(chǎn)風電葉片400套，與舊廠區(qū)產(chǎn)能大體相當。最大的不同是，新廠房長690米、寬108米，整體結構無隔斷，適合大型風電葉片生產(chǎn)。這里生產(chǎn)的風電葉片長度為94米至108米，遠大于舊廠區(qū)的49米至59米的葉片長度?！惫拘姓笨倖檀好鹘榻B。
喬春明說，風電葉片越長，從空氣中獲取的風能也就越多。由于風電葉片70%以上的工藝要靠手工進行，因此，一個寬敞和功能齊全的廠房作用至為重要。
張北縣新能源發(fā)展中心主任任海龍介紹，以運達風電、艾郎風電等企業(yè)為代表，張北已形成較為完善的風電裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈。同時，張北積極引進制氫、光伏組件加工等各類新能源裝備制造項目，逐步構建起集裝備制造、項目開發(fā)、產(chǎn)品檢測等不同領域于一體，覆蓋上下游全鏈條的產(chǎn)業(yè)集群。
今年9月底，海泰新能科技有限公司張北1GW光伏組件制造項目投產(chǎn)，產(chǎn)出張家口第一塊單晶硅光伏板。項目從入駐到投產(chǎn)用時不到一個月，公司生產(chǎn)經(jīng)理張建彬說，產(chǎn)線實現(xiàn)了組件型號全覆蓋，可兼容210毫米、182毫米等所有規(guī)格尺寸。未來，公司將致力于打造國際一流的自動化產(chǎn)線，為生產(chǎn)高效光伏組件提供可靠保障。
“儲”綠電技術領先
電是一種即時消費的特殊商品。但是，風力發(fā)電和光伏發(fā)電必須有風和陽光照射才能進行，這并不一定與人們需要用電的時間一致。
“儲能技術已成為張北綠電供應的基本要素之一?！比魏｝堈f，張北儲能規(guī)模達16.32萬千瓦，能夠起到良好削峰填谷、需求響應、平衡供給等作用，實現(xiàn)電網(wǎng)的靈活高效、穩(wěn)定可靠。
11月3日，來到張北縣百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目廠區(qū)，廠房外側兩個銀色巨型球狀罐體引起筆者注意?！肮摅w可以蓄冷和蓄熱，能夠節(jié)約能源?！表椖考夹g負責人索文輝說，傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)通過燃燒化石燃料提供熱源，該項目通過換熱器將壓縮機的壓縮熱交換、回收，并在蓄熱器中存儲，擺脫了對化石燃料的依賴。該項目是目前國際上規(guī)模最大、性能最優(yōu)的先進壓縮空氣儲能電站。
存儲綠電，張北縣國家風光儲輸示范基地也有獨到之處。該基地是世界首個集科研、技術開發(fā)、技術比對、應用試驗以及生產(chǎn)運行為一體的綜合平臺，也是全國首家實現(xiàn)“新能源+儲能+調相機”模式的新能源場站。
基地按照風電場500兆瓦、光伏電站100兆瓦和儲能裝置70兆瓦設計規(guī)劃，采用世界首創(chuàng)的風光儲輸聯(lián)合發(fā)電技術路線，攻克了大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)、集成應用的世界性難題。在儲能方面，基地首次提出多類型電池動態(tài)大容量成組及級聯(lián)集成技術，開發(fā)了基于電站集中控制與儲能單元就地調控耦合分層機構的儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)儲能電站全功率快速響應。通過大規(guī)模電池儲能集成應用，基地實現(xiàn)了風光發(fā)電友好接入，源網(wǎng)友好互動。
綠電不僅存儲有方，還能就地消納。
“張北氣候冷涼，符合國際先進數(shù)據(jù)中心自然冷卻方式的理想條件?！比魏｝埥榻B，張北PUE值(數(shù)據(jù)中心總設備能耗/IT設備能耗)小于1.2，目前全國最低(PUE全國平均數(shù)值2)，2022年度服務器上架數(shù)量達52萬臺(用電需求將近15.2億千瓦時)，預計到2025年服務器上架數(shù)量可突破200萬臺(用電需求超過80億千瓦時)。
“送”綠電創(chuàng)新突破
“張北的風點亮北京的燈”——走進張北柔性直流電網(wǎng)工程中都換流站，一排醒目的綠色標語映入眼簾。
張北柔直工程建有中都、康巴諾爾、阜康、延慶4座換流站，擁有450萬千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)。
中都換流站運行值長田春雨介紹，柔性直流是新一代直流技術，與交流和常規(guī)直流相比，柔性直流輸電技術具有可控能力強、功率調節(jié)速度快、運行方式靈活等特點。張北柔直工程是世界首個柔性直流電網(wǎng)工程，也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程。
中都換流站是張北柔直工程的重要送端，直接與風電、光伏新能源場站連接?！皡R入換流站的風電和光電，好比一條條水質和水量各不相同的支流突然匯入干流，控制難度很大?！碧锎河暾f，中都換流站既像水廠一樣提升綠電質量，又像水庫一樣控制流量，能把忽大忽小的風力發(fā)電和光伏發(fā)電穩(wěn)妥送出。
“作為直流電和交流電相互轉換的橋梁，柔性直流換流閥被稱為柔直工程的‘心臟’?！眮淼綋Q流站主控樓柔性直流換流閥閥廳外，指著高大的換流閥閥塔，田春雨說，一座閥塔由132個子模塊組成，全站共有24座這樣的閥塔，是柔性直流項目中技術含量最高、挑戰(zhàn)最大的主設備之一。10月29日，中都換流站利用智能紅外巡檢系統(tǒng)對采集的換流閥紅外影像進行了人工分析和復核，設備運行一切正常?！邦愃频难矙z，我們每周進行一次，確保設備安全運行?！?/p>
2020年6月，張北柔直工程正式投運。該工程創(chuàng)造了12項世界第一，每年可向北京地區(qū)輸送約140億千瓦時的綠電，大約相當于北京市用電量的十分之一，每年可節(jié)約標準煤490萬噸，減排二氧化碳1280萬噸。
張北的綠電還送往了雄安。2022年底，國家風光儲輸示范基地2×50兆乏調相機系統(tǒng)首臺機組實現(xiàn)一次并網(wǎng)成功，風光電能沿著更高品質的“綠電高速公路”輸入張雄特高壓主網(wǎng)。
當前，更多全國首創(chuàng)乃至世界首創(chuàng)的清潔能源技術正在張北投用，讓風光發(fā)電更穩(wěn)定、更可靠。
