張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程是國內首個複雜環境下的大規模智慧化風電場集群，實現了工程規劃、勘察、設計、建造、運行全過程數位化，也建成了國內首個碳中和風電場，成為國內新能源領域探索“碳中和”的先驅。該工程助力2022年北京冬奧會實現奧運史上首次全部場館100%綠電供應。
基本介紹
- 中文名：張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程
- 投用時間：2021年12月26日
建設歷程,工程簡介,套用技術,所獲榮譽,價值意義,
建設歷程
2020年7月17日，張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程開工。
2021年12月26日，張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程全容量併網投運。
工程簡介
由北京京能清潔能源電力股份有限公司北京分公司投資建設的“張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程總裝機容量115萬千瓦，由7個風電場組成，分布在張家口壩上康保、尚義、張北三縣，共建設4座升壓站，安裝289颱風力發電機組，由位於張家口市的集控中心統一調度。工程通過張北柔直和張雄特高壓將綠電送至北京市及冬奧場館，與京能集團同期建設的延慶賽區綜合能源、房山區綠電制氫和豐臺區綠電供熱項目，形成了上游風電、下游制氫供熱的產業協同模式，為首都提供綜合性的清潔能源保障。
工程位於張家口壩上康保、尚義、張北三縣，涉及平原、丘陵、山地三種地貌，且屬於高寒地區。
套用技術
工程啟動伊始就引入綠色建造概念，綠色建造涵蓋了建設工程的規劃、勘測、設計、施工、監理、調試、運營各個階段，採取BIM技術（建築信息模型技術）節省占地約16435.4平方米，自建光伏年可發出綠電47.8萬度，優先採用非傳統水源及雨污分流系統提高節水率30%，模組化升壓站設計與建設減少建材消耗。根據《建築碳排放計算標準》計算，各項綠色建造措施總計減排二氧化碳8855.75噸，為新能源工程的綠色建造開創了新思路、新方法。
建設方從工程策劃、勘察、設計、建造、運行各個環節開發和套用數位技術，基於雲共建、雲共用、雲共享的思想，採用BIM技術路線，建設綜合數位化管理平台，實現各參建單位高效協同，精準管控，提高數位化、可視化、系統化交付能力，為高質量運維提供有效支撐。
該工程採用了北方高寒地區首台混凝土塔筒工藝的4.5MW大型風力發電機組，且輪轂高度在120米以上。面對條件限制、工藝難度等問題，數位技術成了解題關鍵。
通過數字賦能，生產技術人員基於風機基礎結構解析方法編制了計算檔案，分別填入風機基礎相關參數後，程式即可生成最終的三維模型和二維圖紙。同時，將三維傾斜攝影技術套用於勘測與風機微觀選址，提出風電工程全過程仿真方法，對風電工程新型混凝土塔筒預製加工、吊裝、設備安裝全過程動態仿真。BIM技術的套用讓混凝土塔筒建設實現安全快速高效。混凝土塔筒預製前，生產技術人員利用BIM技術，對模板組裝、鋼筋綁紮、錨栓固定、預埋管放置、混凝土澆築等施工順序進行演練，防止實際生產過程中出現碰撞和施工順序錯亂等現象，最佳化預製方案。
工程首次結合4.X級風電機組在高寒地區套用鋼-混凝土混合塔架技術, 開創了國內高寒地區4.5MW容量風機使用鋼-混凝土混合塔筒架技術的先河，極大提高風機運行穩定性，為高寒地區混塔的套用提供了寶貴的經驗。混凝土塔筒設計計算方法獲得國家發明專利，混塔施工工法獲得省部級工法5個。
同時，工程實現國際首次套用風輪150m級陸上4.X雙主軸承智慧型風力發電機。雙主軸承設計有效降低齒輪箱的載荷，進而提高風機的可利用率，結合電網友好型技術的套用，有效減少了棄風限電現象的發生，可提高機組發電量提升約3%，降低運維成本約20%。《網源友好型風電機組關鍵技術及規模化套用》獲得國家科學進步二等獎。
這些都僅僅是建設過程中技術套用的冰山一角，工程套用了“國家重點節能低碳技術”14項，套用了“建築業10項新技術”9大項的41子項，套用了“電力建設五新技術”29項， 其他自主創新技術10項。針對工程建設難點，工程強化科技創新，自主研發套用14項國際領先（先進）技術，獲得6項國際認證。
數位技術的運用不僅讓工程建設做到了高效率高質量，也讓後期運行管理實現了智慧化。通過智慧型設備、大數據分析、CMS振動監測等數位技術，工程實現發變電設備的經濟尋優、控制尋優和故障診斷的智慧型化。通過區域控制中心集中運行監盤、運行操控，實現運行操作的遠端集中化和少人化。通過運用智慧型巡檢機器人、智慧型視頻等輔助系統，實現無人少人點巡檢和設備的健康評價，給出遠程監視、控制、診斷和檢修的最佳化建議。最終實現了新能源場站“無人值班、少人值守、集中監控、智慧運維”的科學管理方式。
所獲榮譽
張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程中的京能張北大囫圇風電場榮獲了“國內首個碳中和風電場”稱號。
2023年12月24日，2022-2023年度國家優質工程獎總結表彰大會在京舉行，“張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程”項目榮獲國家優質工程金獎，成為獲得該獎項的國內首個陸上風電工程。
價值意義
高質量建設的“張家口-北京可再生能源綜合套用示範工程”項目助力2022年北京冬奧會實現奧運史上首次全部場館100%綠電供應，為冬奧會供應綠電1.7億度，占冬奧場館總用電量的近50%。工程投產後，如今每年可發出綠電30.64億度，可滿足90萬個家庭一年的用電需求，減排二氧化碳305萬噸，節約標煤約100萬噸。同時，通過上游風電和下游清潔供熱的協同，為北京市新增清潔供熱面積240萬平方米，實現風電與供熱相協同，資源與市場相結合，開發與消納相匹配，為京津冀協同發展中的能源供給和能源技術做出了積極貢獻。
