京津冀协同发展11年特别报道｜我的风光 你的绿电

初春坝上，天高云阔。

2月17日，驱车驶入张北县，绵延起伏的山坡上，高耸的白色大风车迎风转动，一排排光伏发电板熠熠生辉，将风能、光能高效转化成绿色电能。

这些电能，通过世界首个柔性直流电网工程——张北柔直工程的新能源组网系统，源源不断地输送到北京。自2020年6月投用以来，截至2024年底，该工程累计向北京输送绿电超过370亿千瓦时，很好地满足了首都的新能源需求。

我的风光，你的绿电。如何保障大规模绿电安全稳定进京？记者来到张北县进行了实地采访。

2024年11月29日，位于张北县的风力发电机迎风转动。河北日报记者 李东宇摄

驯服“不听话”的风光能源

在位于张北县公会镇的张北柔直工程中都换流站，空中一条条银色高压电线密密麻麻，将站内的变压器、换流阀等变电设施和周边耸立的输电铁塔连接在一起。

2月17日8时许，室外气温零下14摄氏度。国网冀北超高压公司值班长崔巍瀚戴上防寒安全帽，穿着灰色工作服，手持红外测温仪，跟同事一块儿对中都换流站内各类设施进行例行巡检。

“风光能源最大的缺陷是对天气依赖性大，时断时续，运行不稳定，功率波动大，会对电网形成冲击。”崔巍瀚说，换流站的作用，就是把风光产生的交流电转换成特高压直流电，实现稳定可控、安全高效的电力运输。

然而，驯服“不听话”的风光能源谈何容易！这是一个世界级难题。

传统直流输电工程是点对点结构，消纳大规模风光能源效果不佳。张北柔直工程构建了世界首个具有网络特性的柔直电网工程，为风光能源大规模开发和消纳提供了可行方案。

在北京2022年冬奥会、冬残奥会期间，张北柔直工程助力奥运会历史上首次实现全部场馆100%绿电供应。

崔巍瀚打比方说，传统直流输电像是直达列车，行驶在平整的轨道上，朝着一个方向跑。而柔性直流就像越野车，对电力强弱没有特殊要求，哪里都能去，还能随时停车、随时掉头。

崔巍瀚以中都换流站举例，该站上游连接12个风电场和12个光伏电站，下游连接北京延庆换流站，通过多点汇集、多能互补模式，构建了“大规模新能源—柔性直流电网—交流电网”的新型电力系统形态，实现了直流输电从“线”到“网”的质变。

作为直流电和交流电转换的桥梁，柔直换流阀被称为张北柔直工程的“心脏”，是整个工程中技术含量最高、挑战最大的主设备之一。

在中都换流站阀厅，记者看到，一座座十多米高的柔直换流阀阀塔高高矗立。

“经过数百次试验，多次迭代升级，技术团队研制出了±500千伏/3000兆瓦级的柔直换流阀，是世界上最高电压等级、最大换流容量的柔直换流阀。”崔巍瀚说，每台柔直换流阀由132个子模块组成，每个子模块均可实现独立控制。大量间歇性新能源接入后，柔直换流阀可起到定海神针的作用。

世界上最高功率的绝缘栅双极型晶体管器件、世界上最高电压等级的直流断路器……该工程共创下12项世界第一，核心技术和关键设备达到国际先进水平，先后荣获中国工业大奖、国家优质工程奖。

依托张北柔直工程这条“电力高速公路”，源源不断的绿色电能从河北输往北京，为京津冀协同发展注入更多绿色动力。

2024年11月22日航拍的国网新源河北丰宁抽水蓄能电站。河北日报记者 李东宇摄

巡检“新伙伴”挺能干

在中都换流站内，两个1米多高、卡通风格的小房子分外引人注目。

“两个房子，一个住智能巡检机器人，一个住无人机，是我们‘新伙伴’的家。”国网冀北超高压公司值班员庞博说。

庞博打开其中一个小房子，按动按钮，一台带有4个轮子的白色机器人探着头，缓缓走出来。

“巡检‘新伙伴’挺能干，是我们的好帮手。”庞博说，人工巡检是个苦力活，需要迎着寒风巡检变压器、避雷器等设备，检查设备老化、发热等问题。一趟下来，手僵了，脚麻了，脸也冻得通红。智能巡检机器人可24小时不间断地按照设定路线进行巡查巡检，精准拍摄每个点位的高清图片，再将图片上传至后台并自动命名匹配，规避了风险，大大减轻了他们的工作量。

智能巡检机器人2023年投用后，大受好评。2025年，他们又引进了2架无人机，目前正在调试中。

“换流站依旧存在一些巡检盲区和难点，比如，有些仪表位置太高了，机器人巡检、人工巡检都很困难。”庞博说，无人机正式上岗后，将解决高处巡检难题。

在加快建设新型电力系统的背景下，电网运行迎来数字化、智能化时代。

“小都，中都正极换流阀每个桥臂各有多少个备用子模块？”

“A相上桥臂备用子模块18个，其余桥臂均为20个。”

这段对话发生在国网冀北超高压公司中都换流站站长王大中和“小都”之间。

“小都”是国网冀北电力有限公司应用AI技术生成的精业务、懂交流的“数字员工”。其搜索效率是传统人工的6倍，让运维人员可实时高效地得知设备运行状态。

在中都换流站中控室，王大中打开数字换流站系统，一座虚拟仿真的中都换流站映入眼帘，每一件设备都有三维立体投影。

“整个换流站安装了上万个传感器，将各类数据汇集在数字系统中进行智能分析，助力设备在线监控和隐患快速处置。”王大中说。

有一次，换流站的冷却水水位曲线出现异常，数字换流站系统发出警示。“病症”在哪？他们对一台台阀冷设备进行仔细检查，发现其中一台设备阀门松动，导致冷却水轻微泄漏，很快就解决了问题。

有了数字换流站系统的加持，张北柔直工程运行走向智能化，为新能源安全消纳和输送提供了立体化、数字化解决方案。

2月17日，张北柔直工程中都换流站值班员检测设备运行状况。 河北日报记者 耿辉摄

了不起的储能创新

储能，同样是绿电进京的关键一环。

在位于张北县大河乡的国家风光储输示范工程基地，连成一片的光伏发电板和高耸入云的大风车相映生辉。

“风力发电和光伏发电必须有风和阳光照射才能进行，与人们用电时间并不一定一致。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党建部主任梁立新说，公司在电网系统中建立储能电站，如同安装了一个调节器，用电低谷时充电，用电高峰时放电，实现电网高效安全运行和电力供需平衡。

目前，国家风光储输示范工程建有世界规模最大的多类型化学储能电站，已建设33兆瓦储能容量。

“我们提出多类型电池动态大容量成组及级联集成技术，开发了基于电站集中控制与储能单元就地调控耦合分层的储能电站监控系统，使新能源发电在10分钟内的平均波动率由30%降低至5%。”梁立新说。

此外，该工程还研发了多尺度、全天候、高精度的风光联合功率预测系统，使风光发电联合功率预测偏差小于10%。

张北地处坝上，风能年均利用小时数2400小时以上，太阳能年均日照小时数2897小时，被誉为“风的故乡、光的海洋”。

如何将这些能源储存转化？其他企业也发挥优势，各展身手。

位于张北县庙滩云计算产业园内的百兆瓦先进压缩空气储能示范项目，利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在高压密封设施内，在用电高峰时再将其释放出来驱动膨胀机带动发电机发电。一压一放间，实现新型储能技术的规模化应用。

张北县加快推进新能源开发、存储、消纳等各环节高质量稳步发展，建立健全以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的新能源产业技术创新体系。

绿电送进京，点亮万家灯。从“制”到“输”再到“储”，张北县“追风逐光”的脚步不停歇，进一步助力构建清洁低碳、安全高效、开放合作、协同保障的区域能源体系。（河北日报记者 贡宪云 王雪威）