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风能出张北 绿电送北京

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北京的灯正在被张北的风点亮。

张北坝上草原位于北京西北方向约200公里。近日,笔者在这里看到,草原颜色已经变成嫩绿。与无边无际的草原一起铺陈开来的是高大的白色风车,星罗棋布,连绵不绝。随着风车缓缓转动,巨量的风能转化为电能。通过电网,这些能量不断输送到北京等地。

国网北京市电力公司延庆换流站的员工检查张北柔性直流电网输变电设备。(资料片) 新华社记者 李欣摄

张北柔性直流电网工程每年可向北京输送140亿千瓦时的清洁电力,相当于北京年用电量的1/10

“充分发挥张家口丰富的风、光自然资源优势,不断加大新能源开发利用力度,自冬奥会筹办以来,国网冀北电力有限公司秉持‘绿色、共享、开放、廉洁’的办奥理念,认真贯彻习近平总书记关于冬奥工作的系列重要指示批示精神,全面落实党中央决策部署,建设运营张北柔性直流电网工程,持续开展跨区域绿电交易,让绿色能源供得上、送得出、用得好。”说起张北新能源利用,国网冀北电力有限公司冬奥办副主任雷为民如此表示。

张北一场风,从春刮到冬。张北县距张家口市区45公里,与张家口市区的最大海拔落差达1000米以上,地理位置高低形成的悬殊温差导致空气在这里形成强对流。张北也成为蒙古高原冷空气进入华北平原的主要气流通道。这些因素导致张北风资源异常丰富,储量在2000万千瓦以上。

在现场,我们切实体会到了风的力量。张北的风推动2兆瓦的风机以额定速度转一圈需要3秒左右。在此过程中,风机约可以发出2千瓦时电。按此计算,每天每台连续运转的该种风机可发电5.76万千瓦时。按照每辆新能源车每百公里耗电15千瓦时计算,这些电能可供一辆新能源车辆行驶超过38万公里。

看似美好的风电以前却是无法驯服的巨兽。受自然风速变化影响,风电的特点是发电功率不受人控制。但电力并入电网必须稳定,不稳定的电流,可能导致电网瘫痪。因此,解决新能源并网成了风电利用的最大瓶颈。

2015年7月,国务院正式批复《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》,同意设立张家口可再生能源示范区。该规划还提到,通过张北可再生能源示范项目,把张家口张北地区的风转化为清洁电力,并入冀北电网,输向北京等地。

2020年6月,新能源利用的关键项目——张北柔性直流电网试验示范工程正式投运,通过该项目,清洁的电力汇聚到位于张北县的换流站,然后从这里输向北京,点亮万家灯火。

作为北京冬奥会清洁能源配套项目之一,这一工程成功将张家口上百家风电场、数千家光伏电站连成一个有机整体,并成功“上网”,实现了绿电的全部接入、消纳和输送。

“张北柔性直流电网试验示范工程像一辆行驶在电网中的‘超级货车’,能精准控制方向与速度,将不稳定的风电稳妥送到终端。”国网冀北电力有限公司相关负责人介绍,该工程每年可向北京输送140亿千瓦时的清洁电力,相当于北京年用电量的1/10,每年节约标准煤490万吨,减排二氧化碳1280万吨。工程背后,是施工人员28个月、800多天的日夜付出和坚守。

从全国范围看,该工程也意义重大。该工程是目前国内唯一全部接入超大规模并输送绿色电力的电网,采用目前全球最先进的输电技术,发电过程中不产生任何对环境有害的物质,能够有效解决张北可再生能源送出与消纳问题。

该工程还探索出了新能源消纳的新模式,就近解决了首都燃气电厂替代问题,极大改善了环境质量。

进一步的探索也已成功。

2021年8月30日,新能源组网系统及涉网性能试验在位于张北的国家风光储输示范工程试验基地完成。本次试验的成功,探索出了一条真实工况下研究新能源组网的新路径,为新能源设备集群运行交互特征及系统稳定性研究提供了试验平台,进一步支撑新能源电源实现从并网到组网的技术跨越。

为了更好驾驭新能源,国网冀北电力有限公司依托国家风光储输示范工程,充分发挥风光储公司、电科院等单位科研攻关优势,持续在风光储设备状态评估及智能运维技术、风光储并网性能优化技术等方面加大攻关力度,并在虚拟同步机、大规模新能源并网、储能电池梯次利用等多个技术方向实现突破。

2021年11月12日,国网冀北电力有限公司对张北柔直线路首次开展直升机带电作业,填补了相关技术空白。

截至2022年3月底,该工程共为北京输送60.18亿千瓦时电能。

除绿电输送电网外,一张看不见的绿电交易网也在发挥着重要作用

3月13日,北京2022年冬残奥会在国家体育场圆满落幕。至此,国网冀北电力有限公司圆满完成北京2022年冬奥会、冬残奥会保电任务,兑现了供电保障和疫情防控两个万无一失的庄严承诺。

从2月2日全面展开赛时保障到3月13日冬残奥会闭幕,国网冀北电力有限公司日均投入1.3万余名保电人员、2900余台车辆、49台应急发电车,对9座竞赛非竞赛场馆、118条输电线路、40座变电站换流站等实施保障。

“冬奥赛事对电能可靠的要求非常高,比如赛事计时计分、赛事转播等,绿电都稳稳地扛起了这些重任。绿电通过大电网输送到赛区之后,还要经过临电这个重要的环节才能被真正应用起来。”雷为民说。

无论是赛时的场馆灵活供电还是对成千上万居民和企业用户的供电,电网调节能力都发挥了重要作用。

绿电能输送,也得能调节,才能保障电力平稳可靠输出。2021年12月30日,河北丰宁抽水蓄能电站投产发电。作为张北柔直工程重要的调节站点,邻近该蓄能电站的阜康换流站依托抽水蓄能电站“充电宝”的特点,根据负荷情况,对整个电力系统运行进行调节。当送出的电量有剩余时,换流站等设施利用剩余电能将水抽至水库储存,当电力紧缺时,电力调节系统放水发电,及时补充电量,保障了电力平稳输出。

看得见的绿电输送电网外,一张看不见的绿电交易网也在发挥着重要作用。

“绿电交易”是指在绿电交易平台上,电力用户通过电力交易的方式,从绿色电网与发电企业那里购买风电、光伏发电等新能源电量。

绿电交易机制是北京冬奥会和冬残奥会的创新之举。

为了让冬奥会用上张家口的绿电,河北省发改委积极与北京冬奥组委沟通对接,研究出台了《张家口零碳冬奥绿色电力交易实施办法》和《张家口四方协作机制用户准入规定》,明确规定了张家口冬奥场馆准入注册和电力交易组织的操作流程。

河北省发改委还会同华北能源监管局出台了《京津冀绿色电力市场化交易规则》,明确张家口新能源企业绿电外送北京冬奥场馆的交易流程,在政策层面为冬奥绿电交易提供了充足依据。

大力落实相关制度,绿色电力交易进展顺利。截至4月初,国网冀北电力有限公司已组织外送北京场馆绿电交易3.75亿千瓦时。

“在绿电交易中,我们发现,用电企业愿意为绿色电力的‘环境价值’买单,通过消费绿色电力实现了清洁用能,践行了社会责任,同时提升了品牌形象和市场竞争力。另一方面,绿色电力在电力市场中所体现的环境价值,已经精准传导至新能源企业,引导并激励了新能源的相关投资,推动新能源产业进一步健康发展。我们正同有关部门合作研究绿电交易制度,希望通过进一步的制度创新把更多的绿色电力送往北京,助推‘双碳’目标如期实现。”国网冀北电力有限公司相关负责人介绍。 (河北日报记者 曹 智 通讯员 高得莲 石佳)

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