在如今全球經(jīng)濟狀況下，能源行業(yè)正在加快向清潔及低碳化轉(zhuǎn)型，分布式發(fā)電、儲能及綜合能源等迅速發(fā)展;再電氣化進程加速，以電動汽車、數(shù)據(jù)中心為首的新型負荷大量涌現(xiàn)，對配電網(wǎng)提出了更為復雜多樣的需求。
基于此，電網(wǎng)公司正在聯(lián)合新能源發(fā)電企業(yè)及用戶，多方共同探索配電網(wǎng)未來的發(fā)展方向與能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑。
12月26日，國網(wǎng)冀北電力公司協(xié)同全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、南瑞集團中電普瑞等單位，與阿里巴巴集團、億利集團合作建成的世界首個基于柔性變電站的交直流配電網(wǎng)——張北柔性變電站及交直流配電網(wǎng)示范工程(下稱“示范工程”)正式投入商用。
重載變頻器
柔性變電站就是對不同形式的電壓和電流進行高效變換，并以靈活可控即插即用方式接受和分配電能。主要具備工頻交流、直流乃至非工頻、低頻輸電柔性接口，具備柔性控制能力、故障隔離與快速恢復功能，具備一站多能等特點?！比蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)研究院院長邱宇峰表示。
據(jù)邱宇峰介紹，示范項目的首創(chuàng)性在于，首次提出基于波動功率平衡新技術(shù)的少電容緊湊化新型拓撲，成功研制了純固體絕緣的高頻變壓器及緊湊型換流閥等關(guān)鍵部件，提高了柔性變電站換流閥的性能指標，直流電容配置降低95%，能量密度提升200%。集成了直流斷路器、交直流變換器、變壓
器、無功補償裝置等多個設(shè)備功能，實現(xiàn)了配電網(wǎng)設(shè)備的“多合一”，從而降低設(shè)備的占地和造價。
簡要而言，該項示范工程建設(shè)10kV柔性變電站和10kV光伏直流升壓站各一座，將阿里巴巴數(shù)據(jù)中心和億利扶貧光伏發(fā)電互聯(lián)，為阿里巴巴數(shù)據(jù)中心提供750伏及240伏直流、380伏交流等三種清潔能源供電方式。
第一財經(jīng)記者在投運現(xiàn)場了解到，從今年1月建成并帶電并網(wǎng)，到8月通過168小時試運行。示范項目經(jīng)過近11個月的試運行，歷經(jīng)來自“雙11”及“雙12”期間的大負荷考驗，實現(xiàn)了張北地區(qū)新能源并網(wǎng)消納及阿里巴巴數(shù)據(jù)中心的平穩(wěn)運行的雙重需求。
常規(guī)的數(shù)據(jù)中心使用的是雙路交流電，阿里從2011年起就開始使用一路高壓直流電，高壓直流的優(yōu)勢在于沒有中間的逆變環(huán)節(jié)，減少能效損耗。柔變項目正好匹配我們的業(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)中心的工作人員對第一財經(jīng)等記者表示。
第一財經(jīng)在采訪過程中了解到，示范項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、電價低等特點，而看重這些特點的阿里巴巴數(shù)據(jù)中心一方面對使用綠色能源具有一定的需求，同時對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)定的問題，且當前光伏+儲能造價成本太高，尚不具備經(jīng)濟性，通過示范項目則可將新能源和常規(guī)電網(wǎng)無縫連接，能夠較好地銜接發(fā)電企業(yè)與用戶的需求。
在阿里巴巴張北云計算數(shù)據(jù)中心，通過直流升壓的方式，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)、用電客戶之間相互溝通，以需求做驅(qū)動的項目?！眹W(wǎng)冀北公司相關(guān)工作人員表示。
簡而言之，基于柔變電站的交直流配電網(wǎng)減少了轉(zhuǎn)換過程，縮小設(shè)備體積，降低能耗折損，同時也保證數(shù)據(jù)中心的用電可靠性?！比蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)研究院電力電子研究所所長鄧占鋒表示：“數(shù)據(jù)中心對用電的質(zhì)量有較高的要求，而電網(wǎng)本身由于接入用戶眾多而存在諸多干擾因素，經(jīng)過這套裝置，電網(wǎng)的干擾不會傳導過來，進一步保證了數(shù)據(jù)中心的用電可靠性。同時，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的干擾也不會傳導至電網(wǎng)，通過這套裝置進行了有效的隔離?！?
常規(guī)的數(shù)據(jù)中心使用的是雙路交流電，阿里從2011年起開始使用一路高壓直流電，高壓直流的優(yōu)勢在于沒有中間的逆變環(huán)節(jié)，減少能效損耗。柔變項目正好匹配業(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)中心的工作人員告訴記者。
對于新能源發(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逆變器變成交流電，再上網(wǎng)，用戶側(cè)需要將交流電變成直流電進行使用，過程中存在能耗損失?！眱|利集團張家口億源新能源有限公司副總經(jīng)理戚洪林表示。
據(jù)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題，實現(xiàn)了光伏發(fā)電兆瓦級容量不經(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)，降低了過程中的損耗，按照市場常見光伏逆變器效率折算，該項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7萬余元收益。
據(jù)了解，冀北公司隸屬國家電網(wǎng)公司，于2012年2月9日正式獨立運作，管轄河北省唐山、張家口、秦皇島、承德、廊坊五個地市，全網(wǎng)新能源棄電率已連續(xù)六年下降，截至2018年11月底，冀北電網(wǎng)新能源累計裝機容量1728.3萬千瓦，同比增加17.2%，占統(tǒng)調(diào)裝機容量56.9%，居各省級電網(wǎng)之首。今年前11月，冀北電網(wǎng)新能源棄電率為4.8%，同比減少2.1個百分點。
