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八月，廣袤無垠的張北草原已有涼意，一架架白色風(fēng)機(jī)迎風(fēng)轉(zhuǎn)動，一塊塊光伏板整齊排列，借助張北柔性直流電網(wǎng)試驗示范工程，每年將有140億千瓦時的綠電被又快又穩(wěn)地輸送到北京的千家萬戶，點(diǎn)亮首都燈火。

這里便是張家口可再生能源示范區(qū)，也是全國首個和唯一的國家級可再生能源示范區(qū)，在過去的七年里創(chuàng)造了十三項“第一”，在大規(guī)模新能源發(fā)電和送出、多樣化可再生能源終端用能等方面走在全國前列，已具備新型電力系統(tǒng)諸多特征。

“張北柔直工程擁有450萬千瓦的可再生能源匯集能力，是世界首個輸送大規(guī)模風(fēng)能、太陽能、抽水蓄能等多種形態(tài)能源的四端柔性直流電網(wǎng)，突破了柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升等三大技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項世界第一。經(jīng)由它，張北的‘無限風(fēng)光’順利進(jìn)京。”國網(wǎng)冀北超高壓公司±500千伏中都換流站運(yùn)行值長楊杰介紹說。

要把綠色電力又好又穩(wěn)地輸送出去，還有一種設(shè)備功不可沒，那就是被譽(yù)為“充電寶”的抽水蓄能電站。

風(fēng)電、光伏具有較強(qiáng)的波動性，而抽水蓄能具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能、事故備用和黑啟動等多種功能，充當(dāng)著大電網(wǎng)安全運(yùn)行穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器的角色。

從張北一路往東200多千米，燕山深處、灤河上游，坐落著由中國自主設(shè)計建設(shè)、世界裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站——國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站，并入張北柔性直流電網(wǎng)和華北電網(wǎng)。

置身長400多米、寬25米、內(nèi)高50多米的地下廠房中央，一排白色圓頂形機(jī)組一字排開，連接地下輸水系統(tǒng)，這正是整座抽水蓄能電站的關(guān)鍵——12臺30萬千瓦可逆式水泵水輪機(jī)發(fā)電電動機(jī)組。

“當(dāng)電網(wǎng)的電富余時，電力驅(qū)動機(jī)組反轉(zhuǎn)進(jìn)行抽水，當(dāng)電網(wǎng)用電高峰時，高處的水流下推動機(jī)組正轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，每臺機(jī)組兼具抽水和發(fā)電功能。機(jī)組可在3分半鐘內(nèi)由停機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闈M負(fù)荷發(fā)電。”國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司副總經(jīng)理吳培枝說。

當(dāng)前，隨著張家口可再生能源發(fā)展向更高層級邁進(jìn)，如何確保更大規(guī)模的“綠電”可控、可調(diào)?國家風(fēng)光儲輸示范工程給出了答案。

“這是世界上規(guī)模最大的集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能及智能輸電工程‘四位一體’的新能源示范工程，是首個集中體現(xiàn)風(fēng)光儲輸聯(lián)合發(fā)電先進(jìn)性和創(chuàng)新性的綜合性示范工程。”國網(wǎng)冀北張家口風(fēng)光儲輸新能源有限公司黨委黨建部副主任梁立新向記者介紹說。

走進(jìn)國家風(fēng)光儲輸試驗示范工程電站控制中心，風(fēng)光儲輸四位一體的操作系統(tǒng)映入眼簾。這里被稱作整個風(fēng)光儲輸聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的大腦，對風(fēng)光儲輸系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。“風(fēng)光儲輸‘四位一體’聯(lián)合發(fā)電控制和調(diào)度模式使新能源發(fā)電出力10分鐘平均波動率由30%降低至小于5%，同時研發(fā)國內(nèi)首個多尺度、全天候、高精度風(fēng)光聯(lián)合功率預(yù)測系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)光聯(lián)合功率預(yù)測偏差小于10%。”梁立新說，這一項目的投產(chǎn)為解決新能源大規(guī)模集中開發(fā)難以控制、難以調(diào)度的世界性難題貢獻(xiàn)了“中國智慧”。

除了大規(guī)模新能源發(fā)電和送出，張家口還探索多樣化可再生能源終端用能：全國第一條氫燃料電池發(fā)動機(jī)半自動化生產(chǎn)、全國第一個開展綠電市場化交易、全國第一個制定氫能產(chǎn)業(yè)安全監(jiān)管等項目審批和支持政策、國內(nèi)第一個風(fēng)電制氫示范項目、氫燃料電池公交車商業(yè)化運(yùn)行數(shù)量全國第一……

依托這一批批項目，張家口可再生能源實現(xiàn)從“制”到“輸”、從“儲”到“用”的突破，對探索新型電力系統(tǒng)建設(shè)、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要的示范意義。