新能源总装机规模居全国前列
张北风光好 绿电送四方
张北小县，风光无限。
张北县地处坝上，风能和太阳能资源丰富。全县风能在不限电条件下年平均利用小时可达3000小时，太阳能年平均利用小时达1700小时以上。目前，张北新能源总装机规模达907.16万千瓦，其中风电规模563.3万千瓦、光伏规模327.54万千瓦，装机规模位居河北首位、全国前列。
来自风能和太阳能的绿电清洁环保，但也存在随机性、间歇性、波动性等弱点，如何消纳是个难题。多年来，张北县创新举措，持续做大做强新能源产业。坝上的绿色能源点亮了北京的灯，照亮了雄安的夜，进入千家万户。
张北的无限风光，怎样变身为稳定供应的绿电?笔者进行了探访。
“制”绿电形成产业
在张北，用于发电的风电设备已实现本地造。11月2日，在张北县运达风电有限公司装配车间，工人们正在对轮毂、主轴承等风电机组配件进行组装。
“我们主要生产发电能力在4兆瓦以上的大型风电机组，部分机组发电能力达6.25兆瓦，也就是说在满发状态下，每小时能发电6250千瓦时。”公司总经理张英波说，依靠自主研发、自主设计，运达风电2021年生产能力达到617台(套)的高点，产值逾30亿元。
除生产大型风电机组，运达风电还把业务拓展到风电机组的运维后市场和风电机组的更新换代市场。张英波介绍，通过智慧运维和技术改造，他们能够有效提升现有风电机组的发电能力。
在张北艾郎风电科技发展有限公司新厂区，院内摆放着排列整齐的风电叶片。“新厂区预计年产风电叶片400套，与旧厂区产能大体相当。最大的不同是，新厂房长690米、宽108米，整体结构无隔断，适合大型风电叶片生产。这里生产的风电叶片长度为94米至108米，远大于旧厂区的49米至59米的叶片长度。”公司行政副总乔春明介绍。
乔春明说，风电叶片越长，从空气中获取的风能也就越多。由于风电叶片70%以上的工艺要靠手工进行，因此，一个宽敞和功能齐全的厂房作用至为重要。
张北县新能源发展中心主任任海龙介绍，以运达风电、艾郎风电等企业为代表，张北已形成较为完善的风电装备制造产业链。同时，张北积极引进制氢、光伏组件加工等各类新能源装备制造项目，逐步构建起集装备制造、项目开发、产品检测等不同领域于一体，覆盖上下游全链条的产业集群。
今年9月底，海泰新能科技有限公司张北1GW光伏组件制造项目投产，产出张家口第一块单晶硅光伏板。项目从入驻到投产用时不到一个月，公司生产经理张建彬说，产线实现了组件型号全覆盖，可兼容210毫米、182毫米等所有规格尺寸。未来，公司将致力于打造国际一流的自动化产线，为生产高效光伏组件提供可靠保障。
“储”绿电技术领先
电是一种即时消费的特殊商品。但是，风力发电和光伏发电必须有风和阳光照射才能进行，这并不一定与人们需要用电的时间一致。
“储能技术已成为张北绿电供应的基本要素之一。”任海龙说，张北储能规模达16.32万千瓦，能够起到良好削峰填谷、需求响应、平衡供给等作用，实现电网的灵活高效、稳定可靠。
11月3日，来到张北县百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目厂区，厂房外侧两个银色巨型球状罐体引起笔者注意。“罐体可以蓄冷和蓄热，能够节约能源。”项目技术负责人索文辉说，传统压缩空气储能系统通过燃烧化石燃料提供热源，该项目通过换热器将压缩机的压缩热交换、回收，并在蓄热器中存储，摆脱了对化石燃料的依赖。该项目是目前国际上规模最大、性能最优的先进压缩空气储能电站。
存储绿电，张北县国家风光储输示范基地也有独到之处。该基地是世界首个集科研、技术开发、技术比对、应用试验以及生产运行为一体的综合平台，也是全国首家实现“新能源+储能+调相机”模式的新能源场站。
基地按照风电场500兆瓦、光伏电站100兆瓦和储能装置70兆瓦设计规划，采用世界首创的风光储输联合发电技术路线，攻克了大规模新能源集中并网、集成应用的世界性难题。在储能方面，基地首次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机构的储能电站监控系统，实现储能电站全功率快速响应。通过大规模电池储能集成应用，基地实现了风光发电友好接入，源网友好互动。
绿电不仅存储有方，还能就地消纳。
“张北气候冷凉，符合国际先进数据中心自然冷却方式的理想条件。”任海龙介绍，张北PUE值(数据中心总设备能耗/IT设备能耗)小于1.2，目前全国最低(PUE全国平均数值2)，2022年度服务器上架数量达52万台(用电需求将近15.2亿千瓦时)，预计到2025年服务器上架数量可突破200万台(用电需求超过80亿千瓦时)。
“送”绿电创新突破
“张北的风点亮北京的灯”——走进张北柔性直流电网工程中都换流站，一排醒目的绿色标语映入眼帘。
张北柔直工程建有中都、康巴诺尔、阜康、延庆4座换流站，拥有450万千瓦的可再生能源汇集能力，是世界首个输送大规模风能、太阳能、抽水蓄能等多种形态能源的四端柔性直流电网。
中都换流站运行值长田春雨介绍，柔性直流是新一代直流技术，与交流和常规直流相比，柔性直流输电技术具有可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活等特点。张北柔直工程是世界首个柔性直流电网工程，也是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程。
中都换流站是张北柔直工程的重要送端，直接与风电、光伏新能源场站连接。“汇入换流站的风电和光电，好比一条条水质和水量各不相同的支流突然汇入干流，控制难度很大。”田春雨说，中都换流站既像水厂一样提升绿电质量，又像水库一样控制流量，能把忽大忽小的风力发电和光伏发电稳妥送出。
“作为直流电和交流电相互转换的桥梁，柔性直流换流阀被称为柔直工程的‘心脏’。”来到换流站主控楼柔性直流换流阀阀厅外，指着高大的换流阀阀塔，田春雨说，一座阀塔由132个子模块组成，全站共有24座这样的阀塔，是柔性直流项目中技术含量最高、挑战最大的主设备之一。10月29日，中都换流站利用智能红外巡检系统对采集的换流阀红外影像进行了人工分析和复核，设备运行一切正常。“类似的巡检，我们每周进行一次，确保设备安全运行。”
2020年6月，张北柔直工程正式投运。该工程创造了12项世界第一，每年可向北京地区输送约140亿千瓦时的绿电，大约相当于北京市用电量的十分之一，每年可节约标准煤490万吨，减排二氧化碳1280万吨。
张北的绿电还送往了雄安。2022年底，国家风光储输示范基地2×50兆乏调相机系统首台机组实现一次并网成功，风光电能沿着更高品质的“绿电高速公路”输入张雄特高压主网。
当前，更多全国首创乃至世界首创的清洁能源技术正在张北投用，让风光发电更稳定、更可靠。(河北日报记者 马彦铭 通讯员 郭旭 田园)
