7月6日，中国能建北京设备公司（以下简称“北京设备公司”）中标张家口市崇礼区10千伏多能互补智能电网综合示范新建工程（以下简称“崇礼示范工程”）柔性变电站总包项目。这是该公司继成功研制535千伏耦合负压混合式直流断路器、10千伏断路器后，再次阶段性实现从电力系统电器产品供应向电力电子化发展转型升级目标，在进一步拓展电力电子产品市场的同时，通过电力电子高频变压器的研制及应用，实现智能电网领域新突破，赋能“绿色冬奥”。
抢抓市场 整合资源谋转型
据测算，2022年北京冬奥会期间，崇礼地区电网负荷将达到现值的9倍。高质量建设坚强的智能电网，优化提升赛区供电能力，是赛事顺利举办的重要保障。
2016年，国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项首批应用示范类项目——“支撑低碳冬奥的智能电网综合示范工程”启动。该工程包含柔性直流电网示范工程、虚拟同步发电机示范工程、深冷液化压缩空气储能示范工程、电动汽车电池梯次利用储能示范工程、柔性变电站和交直流配电网示范工程共计5项示范工程，着力打造集大型可再生能源发电的接入与送出、可再生能源功率预测及多能互补交直流协同调控、交直流混合配电网、多能互补微电网及充电设施网络等技术于一体的工程应用平台，是电力系统电力电子化发展的最新尝试。
近年来，北京设备公司加快布局以高压直流断路器为标志的电力电子产品、以生物质秸杆成型机为开端的生物质发电设备和以APF、SUC、充电桩、SVG为代表的电能治理产品的“三新”，以及泛在电力物联网产品、新能源消纳解决方案、智能配网产品的“三研”新产品新技术研究，积极探索能源互联网建设新方向，抢抓电力电子、智能配网市场机遇，着力形成强劲、长期的技术竞争优势。
“今年年初，公司在与全球能源互联网研究院有限公司接洽时，敏锐地捕捉到了这一智能配网项目建设信息。”北京设备公司党委书记、董事长杨悦民说，“公司立即调动内外部资源，最终，将项目的产品和服务的范围由最初的桥臂电抗器供货扩展至电力电子高频变压器研发及变电站总包建设，并与全球能源互联网研究院、北京京研电力工程设计有限公司、张家口市冀诚工程技术有限公司组成‘京电设备联合体’，明确了协同配合的合作模式。”
柔性变电站是崇礼示范工程的核心项目，站内将建设1台1500千伏安四端口电力电子变压器，铺设10千伏电缆2.8公里，接入10千伏村级光伏1200千瓦，接入交通枢纽约1兆瓦负荷，并配置0.6兆瓦时储能用于电网调峰及应急保障。“这个项目的关键设备研发难度大，实施成本高，而且还有总包建设全过程的各项工作，对公司而言，不失为一次由传统装备制造领域向电力电子发展领域跨界转型的试水。”杨悦民表示。
技术先行 项目依托育动能
清洁能源供电是2022年北京冬奥会打造“绿色冬奥”的亮点。但是，清洁能源供电以不稳定的太阳能和风电为主，大规模并网和输送也一直是世界性技术难题。柔性直流输电作为新一代输电技术，可控性好、运行方式灵活、适用场合多，能通过对风、光等新能源发电的全方位控制，使风、光发电间歇性的特点不扰乱电网，也成为破解新能源发电大规模并网、输送难题的“金钥匙”。
聚焦“新技术”，培育“新动能”。搭乘奥运东风，北京设备公司着眼“产学研”合作，积极构建崭新的合作机制与模式，切实助推技术创新所需的各生产要素的有效组合和科技成果的有效转化。在崇礼示范工程柔性变电站总包项目中，该公司与全球能源互联网研究院建立了良好的合作关系，共同开展了10千伏多端口模块化柔性变电站和10千伏干式高频变压器技术攻关，为项目执行奠定了坚实基础。
由北京设备公司自主生产的微电网核心装置——电力电子高频变压器采用先进的拓扑结构，换流阀模块设计紧凑化，可大幅减少占地面积。同时，该高频变压器具备提供重要负荷电力应急支撑、潮流柔性控制、故障隔离、无功补偿及多形态能源接入等多项功能，相对于传统变压器，具有重量轻体积小、损耗低、无绝缘油、无环境污染、输出电压幅值恒定、电压可控性较高等优点，可实现多种能源、多元负荷和储能的即插即用与灵活接入，丰富了用户对电能供应的自主选择。
北京设备公司副总工程师任玉民表示，为实现创新突破，该公司组织研发团队，历经技术研讨交流、项目方案设计、产品研发试验，全力攻坚技术难题。
据了解，该款高频变压器体积仅为常规产品的1/4，所以在核心指标——短路电感计算和结构设计中均存在困难。研发团队进行了3个多月的研究，通过采用不同的计算方法和仿真对比验证，确定了计算单和产品结构，通过了试验验证。为及早研制出样机，研发团队又加班加点，仅用10天便完成了从布置图到全套图纸的设计、校核和审定。
为节约时间，研发团队全程跟踪了首台样机的生产施工，将电脑带入车间，发现问题随时解决，即刻改进方案。他们还通过尝试多种焊接方法，反复更换焊药，解决了高频引线低温焊接技术难题，确保了焊接的牢固性；又通过原料配方、浇注、固化工艺及模具改进，研究出大面积浇注产品防开裂低局放措施，使首台样机不仅外观靓丽，而且满足国家标准。
