最近，宁夏—湖南±800千伏特高压直流输电工程投产送电。该工程是我国首条获批的以输送“沙戈荒”风电光伏大基地新能源为主的特高压输电通道。工程每年可向湖南输送电量超360亿千瓦时，其中新能源电量占比超50%。
360亿千瓦时、新能源电量占比超50%，这些和我们的用电有什么关系？
新能源电量占比超50%，也就是每年向湖南输送180亿千瓦时的绿电。按照当地年家庭用电量（按照湖南省家庭用平均电量2800千瓦时）计算，180亿度绿电可满足超600万个家庭全年用电量。
如此规模绿电的输送得益于我国能源电力科技的发展。接下来，我们一起解码“沙戈荒”绿电技术。
■■大规模绿电在这里产生
在我国西北、华北和东北的广袤土地上，分布着大片沙漠、戈壁和荒漠——它们被称为“沙戈荒”。这些地区干旱少雨、植被稀疏，却蕴藏着无比丰富的风能和太阳能资源。
光照和风能如何产生一度绿电？
每一度绿电，都来自大自然的慷慨馈赠。
光照生电：太阳能板像一座“光子加工厂”。阳光照射其上的半导体材料（如硅），瞬间激发电子移动，形成直流电，再经逆变器转化为我们日常使用的交流电。发出1度电，大约需要一块常见550瓦光伏板在阳光下工作近2小时。
风能生电：风力发电机则是现代的“大风车”。风吹动巨大的叶片旋转，带动内部的发电机切割磁感线，通过电磁感应原理产生电能。一台2兆瓦风机，在充足的风力下，有时仅需几秒就能产生1度电。
风、光发电过程全程零碳排放，因此被称为“绿电”，是我们迈向可持续未来的清洁动力。
截至2022年底，我国“三北”地区风电装机占全国65%，光伏装机占53%。根据《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》，到2030年，将建成总装机约4.55亿千瓦的大型风光基地。仅“十四五”期间，就计划建设2亿千瓦，其中外送规模达1.5亿千瓦。可以说，沙戈荒地区正在从生态“短板”跃升为能源“长板”，成为我国新型电力系统构建的重要支撑。
■■多方面尝试绿电送出
沙戈荒地区地处偏远，本地用电负荷极小，电网结构薄弱，甚至缺乏常规发电厂提供的电压和频率支撑。如何将千万千瓦级的绿电安全稳定地送至一两千公里以外的负荷中心，是一项世界级难题。
面对这一挑战，我国早在“十二五”和“十三五”期间就展开多项技术探索。初期，主要通过提升电网电压等级、采用常规高压直流（HVDC）输电技术，试图增强远距离输电能力。
随着向家坝—上海±800千伏特高压直流输电工程、哈密南—郑州、酒泉—湖南等多条±800千伏特高压直流工程相继建成，显著提升了西北新能源外送能力。然而，常规直流输电对电网强度依赖较高，仍需配套火电或水电作为稳定支撑，新能源的占比通常不超过50%，其他还需要火电来配合。
■■大规模绿电的集中送出翘首以待
为解决大规模绿电集中送出的难题，我国电力科技工作者将目光投向了更先进、更灵活的输电技术——特高压柔性直流。
与常规直流相比，柔性直流使用全控型器件和电压源换流技术，具备独立调节有功和无功、无需同步电网支撑即可黑启动、有效抑制振荡等优势，特别适合高比例新能源基地送出。
我国首个沙戈荒新能源基地经特高压柔性直流送出工程——腾格里沙漠新能源基地至浙江±800千伏特高压柔性直流输电工程（简称“甘浙工程”）已经开工建设，预计2027年建成投运。
当前，中国电力科学研究院有限公司新能源研究所联合产学研用全产业链多家单位，组建了一支协同攻关团队，依托“甘浙工程”推进技术创新与示范应用。
针对沙戈荒新能源资源预测难题，团队基于国际先进的中尺度数值天气预报模式WRF，采用CFDDA气候四维资料同化方法，构建了覆盖全国、9km分辨率的风能太阳能资源回算模拟数据集。在此基础上，对我国沙戈荒地区的风力发电和太阳能发电潜力进行评估和宏观选址，分析了同区、跨区、跨时的风光互补特性，并正在研究考虑送受端协同对发电能力评估的影响。
针对新能源发电调度运行难题，团队依托新能源生产模拟软件，正在开展千万千瓦级新能源与储能一体化基地经特高压柔直送出优化运行工作，进一步构建考虑送受协同的一体化基地多源互补运行优化模型，实现新能源基地多源互补运行及直流输电曲线的优化，支撑新能源基地与特高压柔性直流运行方案的论证。
针对沙戈荒大规模新能源经特高压柔性直流送出系统稳定性难题，团队依托可再生能源全国重点实验室新能源发电数字/物理混合实时仿真平台，正在开展“甘浙工程”宽频振荡和暂态过电压风险评估工作，并将完成系统控制特性优化及仿真验证，支撑工程送出方案论证、新能源并网设备选型、技术要求制定。
这些技术相当于为绿色电力配备了“智能导航与护航系统”，使得绿电能够独立完成远距离传输，不再依赖火电作为支撑。绿电输送占比可以达到100%，让我国用到更多的“沙戈荒”绿电。
该团队的研究成果将直接应用于“甘浙工程”，推动多能互补、集约开发、规模外送、广域消纳的新型能源供给模式落地。工程投运后，预计每年可向华东地区输送超200亿度绿电，满足浙江省超400万个家庭全年用电，减排二氧化碳超1580万吨，工程也将成为全球沙戈荒地区新能源远距离输送的标杆。
