2023年3月，國家電網有限公司張北柔性直流電網試驗示范工程榮獲第七屆中國工業大獎。該工程突破了三大技術難題，創造了12項“世界第一”，為解決新能源大規模開發和消納的世界級難題提供了“中國方案”。

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張北柔性直流電網工程（以下簡稱“張北柔直工程”）是國家電網有限公司貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰略、踐行綠色冬奧理念的重大標志性工程。該工程由我國自主研發、設計、建設和運行，是集大規模可再生能源友好接入、多種形態能源互補和靈活消納、直流電網構建等于一體的重大科技試驗示范工程。

依靠自主創新，工程解決了綠電隨機性、間歇性、波動性等問題，突破了組網技術空白、輸電能力受限、運行可靠性低三大世界級技術難題，創造了“世界上第一個真正具有網絡特性的直流電網”“世界上第一個實現風、光和儲能多能互補的直流電網”等12項“世界第一”，成為世界首個輸送大規模風能、太陽能、抽水蓄能等多種形態能源的四端環形柔性直流電網。

01.工程建設情況

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。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，具有680萬千瓦的可再生能源匯集能力，將張北新能源基地、豐寧儲能基地與北京負荷中心相連，顯著提升了張北地區新能源外送能力。工程全面提高了京津冀地區綠色電能比例，為破解新能源大規模開發和消納的世界級難題提供了“中國方案”。

02.工程建設成效

張北柔直工程投運以來，針對柔性直流電網技術的特殊性，國家電網公司探索應用構網型開環控制策略，有效平抑新能源大規模并入柔性直流電網給系統帶來的影響，減少系統運行故障的發生，大幅提高柔性直流電網的調節能力和靈活性。提升綠電輸送能力30%以上，助力張北柔直工程實現450萬千瓦滿功率運行。

2022年北京冬奧會場館歷史性地實現100%綠電供應。“張北的風點亮北京的燈”，由暢想變為現實。北京冬奧會期間，張北柔直工程整體運行情況良好，首個柔性直流電網系統的穩定性、全套自主化核心裝備的可靠性均得到了充分驗證，累計輸送新能源電量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。

通過張北柔直工程，每年輸入北京地區的清潔電能，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10月20日，張北柔直工程已安全運維1574天，累計向京津冀地區輸送綠電超351.59億千瓦時。

02新能源利用的“中國方案”

國家電網公司于2006年提出柔性直流輸電技術總體規劃，正式啟動柔性直流輸電重大科技專項，組建柔性直流技術攻關團隊開展系統化研究。

從“點對點”的柔性直流輸電到柔性多端聯網，再到柔性直流電網；從30千伏，到200千伏、320千伏、420千伏，再到500千伏……多年來，國家電網在柔性直流技術領域不斷取得創新突破，實現了該技術領域的跟跑到領跑。

柔性直流輸電工程

2011

我國首個柔性直流輸電工程——上海南匯風電場并網柔性直流輸電示范工程投運，容量20兆瓦，電壓等級30千伏；

我國在柔性直流輸電技術領域實現了從無到有的突破。

2014

浙江舟山五端柔性直流輸電工程投入運行，最大單站容量400兆瓦，電壓等級200千伏；

我國已掌握柔性直流輸電成套設計、試驗、調試和運行的核心技術。

依托張北柔直工程，國家電網公司通過產學研用大規模協同攻關，在推進重大裝備國產化方面取得重要成果，設備性能與制造水平占據了國際制高點。

1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。

2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。

3研制了世界上最高功率的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）器件，填補了國內先進功率半導體器件的空白。

工程還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，帶動了我國電網技術和裝備制造產業升級，鞏固和擴大了我國在世界直流輸電領域的技術領先優勢。

03新一代輸電技術

柔性直流輸電技術是基于可關斷器件和電壓源換流器的直流輸電技術，是繼交流輸電、常規直流輸電之后的新一代輸電技術。近年來柔性直流輸電技術在國內外發展迅速。

相比常規高壓直流輸電，柔性直流輸電技術不存在換相失敗問題，無需配置濾波及無功補償設備，易于構建多端直流電網，具備黑啟動能力，可以改善可再生能源接入性能，提高電網故障穿越能力和系統運行穩定性。由多條柔性直流輸電線路組成的直流電網是未來電網的一個重要發展方向。隨著新能源的規模化開發，柔性直流輸電技術，尤其是柔性直流電網的構建，可以實現區域間能源資源的優化配置、大規模新能源的可靠接入，提升現有電力系統運行穩定性。