張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程(以下簡稱“張北柔性直流工程”)是世界首個柔性直流電網工程，也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔性直流工程。工程額定電壓±500千伏，建設666公里±500千伏直流輸電線路，新建張北、康保、豐寧和北京4座換流站，總換流容量900萬千瓦。工程匯集了大規模風電、光伏、儲能、抽蓄等多種形態能源輸送方式，可滿足河北張家口地區新能源送出和北京市接納新能源電量的需要，并支撐冬奧場館全清潔能源供電，對推動我國能源生產和消費革命將起到科技引領示范作用。

張北換流站全站鳥瞰圖(浙江院/供圖)

當冬奧會進入“北京時間”，服務清潔低碳奧運的又一重大電力工程開工。

2月28日，張北柔性直流工程開工動員大會在北京召開。

在此項工程中，共有13家設計院聯合承擔換流站、光纖通信和輸電線路設計，其中8家來自中國能建。浙江院中標張北換流站勘察設計，中電工程西南院中標豐寧換流站勘察設計，中南院中標北京換流站勘察設計，華北院、東北院、安徽院、湖南院、江蘇院中標輸電線路勘察設計。此外，電規總院北京洛斯達公司中標工程航拍數字技術服務，天津電建中標北京段換流站工程第一標段建筑工程施工。

集成最新柔性直流技術

北京延慶，長城腳下，張北柔性直流工程北京換流站已經開工建設，這是中電工程中南院中標的第三個柔直項目。

工程首次采用真雙極、半橋MMC+直流斷路器構建直流電網技術，核心技術和關鍵設備均為國際首創，將創造12項世界第一。多種新技術的使用，帶來了設計上的諸多挑戰，對設計人員的理論功底、學習能力、創新思維提出了更高要求。

4座換流站中，北京換流站容量、規模最大，占地面積卻最小;交直流合建，500千伏交流變電站采用全戶內布置，配電裝置在二樓，布置形式罕見。中南院各專業密切配合，在充分調研、收資的基礎上，充分利用每一寸土地，采用三維數字化設計手段，使換流站布置既滿足功能要求，又緊湊合理。

為解決新能源機組孤島接入張北換流站時可能發生的功率盈余問題，浙江院設計團隊考慮增加耗能裝置，隨即開展“直流耗能裝置和交流耗能裝置方案比選”“220千伏和66千伏交流耗能裝置方案比選”等專題研究。共制定12個小組方案，每一個方案背后，都凝聚了全體設計人員的心血。

作為世界首個柔直電網工程，項目主設備研發聚集了國內外一流裝備制造單位，設計輸入資料隨時都在調整，中電工程中南院、西南院，浙江院設計團隊積極主動與廠家溝通、配合，多次相互迭代，確保工程集成最新柔直技術。

“柔性直流輸電技術是世界上最先進的輸電技術，相當于在電力系統中接入一個完全可控的‘水泵’，能夠精準控制水流的方向、速度和流量，彌補了常規直流輸電只能控制方向的局限性。張家口風能、太陽能資源豐富，柔性直流技術自身可調節能力強，可以大規模接納清潔電能。”中南院北京換流站設總楊明說。

湖南院承擔了張北柔性直流工程導地線選型的專題研究。導線擔負著傳輸電能的重任，結合以往設計經驗，湖南院共敲定6種常規導線組合方案、5種新型導線組合方案，金屬回流線選擇了10種導線組合方案，通過對電氣性能、機械性能和全壽命周期費用等各方面進行技術經濟比較，最終確定選型，保證線路運行安全可靠。

全面應用全站全三維設計

接到中標通知后，中電工程西南院迅速成立了黨員先鋒隊和青年突擊隊。凌晨4點，豐寧換流站的設計人員們還在緊張地忙碌著：時而不停敲擊鍵盤，將理想效果逐步呈現在電腦屏幕上;時而針對技術難題激烈討論，理順思路打破困惑;時而各專業默契配合，協同高效推進設計進程。

張北柔性直流工程是國網第一個全站全專業三維設計的換流站示范工程，所有技術方案直接基于三維設計平臺，要求所有參與人員必須熟練掌握三維設計。

設計工具牽一發而動全身。要在極短的時間內全面掌握三維設計方法并拿出成果，任務看似不可能。隊員們從零開始，迎難而上，互相幫助，緊密協作。由于三維軟件的特殊性、試驗示范工程方案本身的不確定性，三維設計經常推翻重來。面對反復，他們不氣餒、不沮喪，相互鼓勵打氣，“我們是第一批用三維平臺做方案設計的，以后可就是三維專家嘍。”

這是作戰能力的競賽，也是意志作風的比拼。隊員們夙興夜寐，圓滿完成了豐寧換流站全專業三維初步設計，并提出了完整、直觀的豐寧換流站總裝模型，初步設計成果得到業主好評。

十八般武藝精準踏勘

江蘇院中標豐寧換流站-赤城縣曹家村線路勘察設計，線路長86千米，是全線第二大包。工程地處河北北部山區，沿線海拔820-1880米，溝壑縱橫，荊棘遍布，交通條件較差。

工程地形北緩南陡，溝谷深切，地表破碎，雨裂沖溝眾多;線路所經之處地形復雜，地質結構異常多變。巖土專業根據現場情況，十八般武藝悉數登場。山地塔位以槽探、山地小鉆機、探井為主，輔以洛陽鏟;黃土地區以探井、洛陽鏟為主，輔以工程地質鉆探、靜探;山前平原和河漫灘地區以鉆探、小鉆機為主，輔以探井。全線使用電阻率與大地導電率測試，確保信息及時、詳實，滿足工程要求。

勘察過程中，巖土工程部還自主研發了線路采集系統。可別小看這個APP，打開便可直接采集塔位各種地質信息，還能拍照、錄音，通過網絡迅速將信息上傳至云端，實現前線后方及時聯動互通，工作效率大大提高。

電規總院北京洛斯達公司在大雪極寒的天氣條件下見縫插針，抓住每個滿足空情條件的窗口進行作業，短短2個月就高質量地完成了航拍工作。在航拍工作開展的同時，外控調繪工作組也開始進場作業，他們制定了詳細的外業控制測量方案，每一處選點都反復推敲，避免內外業判讀誤差。珠聯璧合，最終，內業平臺完成7個設計包段的平臺建立工作，產品合格率達100%。

據悉，張北柔性直流工程投產后，每年最多可為北京電網注入100億千瓦時的清潔能源，相當于北京全社會年用電量的十分之一。截至目前，各線路開工圖已全部交付，隨著工程開工建設，一個刷新世界紀錄的標志性工程再次鐫刻下中國能建的名字。