在如今全球經濟狀況下，能源行業正在加快向清潔及低碳化轉型，分布式發電、儲能及綜合能源等迅速發展;再電氣化進程加速，以電動汽車、數據中心為首的新型負荷大量涌現，對配電網提出了更為復雜多樣的需求。

基于此，電網公司正在聯合新能源發電企業及用戶，多方共同探索配電網未來的發展方向與能源互聯網的發展路徑。

12月26日，國網冀北電力公司協同全球能源互聯網研究院、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——張北柔性變電站及交直流配電網示范工程(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。”全球能源互聯網研究院院長邱宇峰表示。

據邱宇峰介紹，示范項目的首創性在于，首次提出基于波動功率平衡新技術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備功能，實現了配電網設備的“多合一”，從而降低設備的占地和造價。

簡要而言，該項示范工程建設10kV柔性變電站和10kV光伏直流升壓站各一座，將阿里巴巴數據中心和億利扶貧光伏發電互聯，為阿里巴巴數據中心提供750伏及240伏直流、380伏交流等三種清潔能源供電方式。

第一財經記者在投運現場了解到，從今年1月建成并帶電并網，到8月通過168小時試運行。示范項目經過近11個月的試運行，歷經來自“雙11”及“雙12”期間的大負荷考驗，實現了張北地區新能源并網消納及阿里巴巴數據中心的平穩運行的雙重需求。

常規的數據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，高壓直流的優勢在于沒有中間的逆變環節，減少能效損耗。柔變項目正好匹配我們的業務需求。最大的好處是就近消納了光伏發電的直流電。”阿里巴巴數據中心的工作人員對第一財經等記者表示。

第一財經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據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定的問題，且當前光伏+儲能造價成本太高，尚不具備經濟性，通過示范項目則可將新能源和常規電網無縫連接，能夠較好地銜接發電企業與用戶的需求。

在阿里巴巴張北云計算數據中心，通過直流升壓的方式，將光伏發電輸送至數據中心，接入系統，作為備用，可以實現綠色能源的就近消納，余量還可上網。這套設備在一定程度上代表配電網的發展方向，是電網公司、發電企業、用電客戶之間相互溝通，以需求做驅動的項目。”國網冀北公司相關工作人員表示。

簡而言之，基于柔變電站的交直流配電網減少了轉換過程，縮小設備體積，降低能耗折損，同時也保證數據中心的用電可靠性。”全球能源互聯網研究院電力電子研究所所長鄧占鋒表示：“數據中心對用電的質量有較高的要求，而電網本身由于接入用戶眾多而存在諸多干擾因素，經過這套裝置，電網的干擾不會傳導過來，進一步保證了數據中心的用電可靠性。同時，數據中心產生的干擾也不會傳導至電網，通過這套裝置進行了有效的隔離。”

常規的數據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，高壓直流的優勢在于沒有中間的逆變環節，減少能效損耗。柔變項目正好匹配業務需求。最大的好處是就近消納了光伏發電的直流電。”阿里巴巴數據中心的工作人員告訴記者。

對于新能源發電企業而言，基于柔性電站的配電網能夠降低能耗折損，保證新能源的就近消納，增加電站收益。

光伏發電一般而言需要將直流電通過逆變器變成交流電，再上網，用戶側需要將交流電變成直流電進行使用，過程中存在能耗損失。”億利集團張家口億源新能源有限公司副總經理戚洪林表示。

據戚洪林介紹，基于柔變電站的交直流配電網解決了分布式光伏電站就地消納的問題，實現了光伏發電兆瓦級容量不經逆變環節，直接高壓直流并網，縮短了變換環節，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。

據了解，冀北公司隸屬國家電網公司，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，全網新能源棄電率已連續六年下降，截至2018年11月底，冀北電網新能源累計裝機容量1728.3萬千瓦，同比增加17.2%，占統調裝機容量56.9%，居各省級電網之首。今年前11月，冀北電網新能源棄電率為4.8%，同比減少2.1個百分點。