'清潔電力閃送北京 京城綠色供電守護人以“柔”建網'

原標題：京城綠色供電守護人以“柔”建網

原標題：京城綠色供電守護人以“柔”建網

電已經成為我們工作生活不可或缺的能源，照明、公交地鐵高鐵運行、城市建設……處處需要用電。北京的電從哪裡來？市民們或許想不到，超過7成的供電來自外部調入。近年來，隨著綠色環保低碳理念的落實，進京的外調電越來越綠色，最多時一半供電來自風電、光伏電等清潔電力。

出京一路向北，可以看見草原上一片片“大風車”，向陽山坡上一面面“大鏡子”。這些都是北京供電的源頭。然而，將分散的綠色電流與火力發電一起接入大電網並非易事。國家電網冀北電力科學研究院教授級高級工程師劉輝及其團隊攻堅克難，確保了“綠色”電流安全穩定、和諧共存地一同輸京。

不久前，在第13屆北京發明創新大賽創新人物評選中，劉輝工程師被授予“創新大工匠”榮譽稱號。記者瞭解到，目前，他正在帶領團隊圍繞“綠色冬奧”開展清潔供電技術攻關。到2022年，世界上首套集納風電、光電、抽水蓄能電等新能源電力的“柔直電網”工程將投入使用，全力保障延慶、崇禮等冬奧賽區用電。

攻克諧振難題 風電平穩進入電網

無論是在張北、豐寧壩上，還是在內蒙古草原，人們總是能見到一座座 “風車”，巨大的葉片在緩緩轉動。每座“風車”其實就是一臺風力發電機組。很多人都有疑問，發電不應該是葉片飛快轉動才能帶動發電機運轉嗎？記者的採訪就是從這個問題開始。

劉輝笑著回答道，別小看這些風機的葉片，它們短的也有10多米，最長的能達到40多米，葉片掃過時，尖部的線速度可達每小時200公里，小汽車都追不上。加上風機內部有齒輪箱，可以把葉片轉速放大100倍，使得內部發電機的轉速可達每分鐘1000至2000轉。“一般的單颱風力發電機，發電功率能夠達到2000千瓦，也就是轉一小時可以發2000度電。”

風電機組發出的電和光伏板發的電最終都需要併入大電網，才能傳到千家萬戶。在併入大電網時，風電會遇到一位“老大哥”——火電機組發的電。這是國內電力的主要來源，我國最大單臺火力發電機組一小時可以發電100萬度。“相比火電可以全天候發電，為電網穩定供電，風電、光伏電受氣象等因素影響較大，無論是抗干擾能力，還是支撐電網的能力，都要弱得多，還出現了一些與火電截然不同的問題，比如風電次同步諧振現象。”劉輝解釋道。

風電次同步諧振最早是2010年在京北的張家口沽源地區發生，“風電、光電、火電，輸入大電網都需要電流電壓平順、穩定，但是工作人員發現當地的風電不時出現波動式電流，時高時低，這對京津冀電網顯然不是件好事。”至於什麼原因造成，當地一直髮現不了。後來，在吉林、新疆等風電大規模接入的地區，也發生了這一現象。

2012年，劉輝帶領團隊展開了技術攻堅，發現不同於大多數電力設備呈現“正電阻”的特性，風電機組在一定條件下會表現為“負電阻”，導致系統電流出現了諧振現象。經過三年多的努力，這一難題終於得到解決。他們把解決方案提交給了相關設備製造商和電網運行部門，實現風電平穩地進入京津冀大電網。

建設柔直電網 靈活保障冬奧用電

2015年7月31日，國際奧委會第128次全會投票選出北京成為2022年冬奧會舉辦城市。北京冬奧會將是一屆清潔、綠色的冬奧會，清潔能源將得到全面的應用，其中就包括電力。2016年，劉輝帶領團隊申報了國家重點研發計劃項目“支撐低碳冬奧的智能電網綜合示範工程”。

劉輝告訴記者，未來將打造一張“四端柔直電網”。四端分別位於張家口的張北、康保，承德的豐寧，以及北京。張北、康保都建設大量風力發電、光伏發電設施，這些電力將直接保障北京城區以及延慶、張家口崇禮兩個冬奧賽區。同時，他們還將在豐寧端建設抽水蓄能電站，當發電能力大於用電需求時，可以把電“存”起來，以備不時之需。

一張“四端柔直電網”不僅接納風電、光電、抽水蓄能電，還要輸送給北京城區、延慶、崇禮，因而必須要有一套靈活的調控技術。國家電網有限公司創新使用了“柔性直流”輸電技術，把單向的輸電“鐵路”變成了擁有多個立交互通出口，可靈活調配的“綜合交通樞紐”，最大限度保障將清潔能源安全穩定地輸送給用戶。

柔性直流屬於新興技術，相關人員的專業儲備較為薄弱。劉輝全身心地投入到緊張的項目研發中，枯燥的數據、複雜的圖紙成為他不離手的寶貝。就在項目進展到關鍵時期，傳來母親病重的消息。為不拖團隊後腿，劉輝將醫院病房變成了辦公室，在照顧母親休息後，又投入到工作當中。一個月的時間，他瘦了10斤。

劉輝告訴記者，如今“柔直電網”已經在全面建設中，預計今年底有一部分能夠投入使用，2022年冬奧會時將全面派上用場，保證賽區全部使用清潔電力。他自豪地說，“這將是全球首個柔直成網部署的工程。”

儲存風電光電 改變靠天吃飯弱點

當前，京津冀電力系統協同發展已經走在全國前列。記者瞭解到，京津冀電網早已經實現了一體化運行，冀北電網承擔冀北地區電力保障以及向北京供電保障的任務。2018年底，冀北電網裝機容量達3089.5萬千瓦，其中清潔能源裝機佔57.6%。

劉輝帶著記者走進冀北電科院的一層，這裡的國家電網有限公司風光儲併網運行技術重點實驗室已經建成投入使用。他對記者說，這裡面的設備都是寶貝，“比如我們這裡的設備可以復現新能源場站的各類運行事故，可以模擬風電、光電與火電併入大電網時如何協調控制等。”很多人將他們比喻為京津冀電網的“家庭醫生”，而這些設備投入使用，將顯著提高他們的“把脈”能力。

作為冀北電科院智能電網與新能源研究所所長，劉輝帶領的團隊人員有35人，其中包括12名博士、16名碩士。他們的一系列研究成果解決了京津冀新能源發展中遇到的重大問題，增強了電網安全運行水平。記者瞭解到，僅攻克風電諧振問題這一項技術貢獻，五年累計增加新能源發電量60億度，實現二氧化碳減排670萬噸，為北京清潔供電和大氣汙染防治發揮了重要作用。

2018年8月，劉輝職工創新工作室被命名為北京市級創新工作室。他說，工作室未來有許多事情要做，主要是讓風電、光電等新能源電網更智慧、更可控，提高新能源發電設備對大電網的支撐能力，“讓它們儘可能向火電一樣‘瓷實、穩定、強壯’。”另外，還要努力改變風電、光電“靠天吃飯”的弱點。比如：上午風大，風機發電用不了；下午風小，發電跟不上，以後必須想辦法把用不了的電先存儲起來，等不夠的時候再輸入大電網，“我們實驗室已經在開展風電、光電、儲能電併網運行的研究，有望在近期內取得技術突破和推廣。”

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風力發電、光伏發電不影響氣候汙染

近年來，大氣汙染、氣候變化愈發受到關注。不知從什麼時候開始，網上一直流傳一種說法：大規模推廣使用光伏板削弱了太陽光對地面的輻射，導致了氣候異常；內蒙古、壩上地區的大片風電機組減弱了風力，加劇了霧霾空氣汙染。這次採訪中，劉輝對這兩種謠言進行了闢謠。

劉輝告訴記者，光伏發電肯定不會影響氣候。事實上，太陽光被人們利用的比例還很低，“全國國土面積如果能有1%被用來光伏發電，電量足夠全國使用。”同時，在已有的光伏板發電過程中，太陽光只有20%會被轉化成電能，其餘能量又重新通過反射等方式回到了大自然。

同樣，風力機組加劇霧霾也沒有科學依據。劉輝對記者說，最大的風力機組高度一般不會超過100米，這個高度以下的大氣環流能量只佔到整個大氣環流能量的數萬分之一。另外，風機把風能轉化為電能的比例也在30%左右，其餘的風仍在往前“跑”，風速幾乎不會受到影響。

劉輝特別說道，過去，北京遇到的幾次特別重的霧霾大氣汙染，京津冀地區都處於大氣靜穩狀態。當時，我們技術人員正在張北壩上地區做科研。那邊也沒有風，風機風葉都停轉了。因此，不存在風力發電加劇霧霾汙染的情況。

本報記者 張航 文並攝

來源：北京晚報