于思奇 孫大衛(wèi) 楊偉新

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是推動能源轉(zhuǎn)型、助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵路徑。作為支撐國網(wǎng)冀北電力有限公司新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“先行者”“排頭兵”，國網(wǎng)冀北電科院敢闖敢試、敢為人先，全力打造堅強科技支撐力量，積極服務(wù)清潔能源消納，為支撐建設(shè)“綠色、安全、智能、開放”的新型電力系統(tǒng)示范區(qū)展現(xiàn)責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

電磁仿真精準(zhǔn)施策 風(fēng)光送出有力提升

“家定I線三永N—1第6次，3、2、1、故障觸發(fā)?！薄?000千伏、500千伏、220千伏、110千伏、35千伏電壓等級的全部母線暫態(tài)過電壓均未超標(biāo)！”風(fēng)光儲并網(wǎng)運行技術(shù)國網(wǎng)公司重點實驗室響起一片歡呼聲，基于電磁暫態(tài)仿真的張雄特高壓“五變五線”送出系統(tǒng)輸電能力校核收官工作圓滿完成，為張雄特高壓系統(tǒng)送出能力提升提供了有力的技術(shù)支撐。上面的場景是電科院新能源所電磁暫態(tài)仿真團(tuán)隊諸多工作中的偶然一瞥，更是團(tuán)隊在該領(lǐng)域多年技術(shù)積累下迸發(fā)出的堅定與喜悅。

大量新能源接入使電力系統(tǒng)的動態(tài)特性更加復(fù)雜，傳統(tǒng)分析手段的計算精度已無法滿足需求，電磁暫態(tài)仿真是新型電力系統(tǒng)亟需突破的關(guān)鍵技術(shù)。電磁暫態(tài)仿真相當(dāng)于把偌大的電網(wǎng)用數(shù)字孿生方式搬到了計算機(jī)里面，其中有數(shù)目以萬計、型號以百計的風(fēng)電、光伏、SVG機(jī)組，為得到機(jī)組的真實特性，需要用電磁暫態(tài)模型對機(jī)組控制器進(jìn)行半實物測試，而在完成機(jī)組自身的驗證和建模后，還需要將這些“樹葉”一片一片地添加到電網(wǎng)的核心架構(gòu)這一“枝干”上面。

電科院自2016年就超前啟動了這一難題的攻關(guān)工作，累計投入3000余萬元購置一流仿真設(shè)備，集中骨干，歷時5年持續(xù)攻關(guān)，突破了高計算密度仿真延遲、多仿真機(jī)計算負(fù)載失衡等關(guān)鍵技術(shù)難題，建立了千萬千瓦級新能源送出系統(tǒng)的電磁暫態(tài)實時仿真平臺，成為國內(nèi)首個具備大電網(wǎng)全電磁暫態(tài)仿真能力的省級電科院。

依托該平臺開展的新能源送出系統(tǒng)輸電能力校核工作，增加張北和錫盟特高壓系統(tǒng)送出能力290萬千瓦，未來還有進(jìn)一步提升的空間，有效改善了我國北方的棄風(fēng)棄光問題，為新能源高效消納提供了積極助力。

突破主動支撐技術(shù)引領(lǐng)新能源技術(shù)革新升級

新型電力系統(tǒng)中新能源既是裝機(jī)主體、電力與電量供應(yīng)主體，也是可靠供電的責(zé)任主體。與煤電等常規(guī)同步機(jī)組不同，此前新能源機(jī)組尚不具備主動支撐電力系統(tǒng)頻率和電壓的能力，導(dǎo)致高比例新能源電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不斷下降，極易發(fā)生類似2019年英國8·9大停電事故。因此，對新能源機(jī)組進(jìn)行革命性的技術(shù)升級，使其具備主動支撐功能，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)性課題。

自2015年起，電科院聚焦新能源主動支撐方向，不斷探究新能源主動支撐關(guān)鍵控制技術(shù)，深耕細(xì)作風(fēng)光儲主動支撐設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，積極摸索主動支撐技術(shù)在不同地區(qū)的發(fā)展模式，建成了世界首座新能源虛擬同步機(jī)示范工程。

為了驗證新能源主動支撐技術(shù)在電力系統(tǒng)黑啟動過程中的應(yīng)用效果，需要把風(fēng)機(jī)作為啟動電源，在風(fēng)機(jī)大功率時開展試驗。寒冬臘月，壩上草原，刺骨的寒風(fēng)給試驗開展帶來極大的考驗。由于時間緊張，攻關(guān)團(tuán)隊頂著寒風(fēng)日夜駐守在風(fēng)機(jī)邊，甚至在風(fēng)機(jī)邊上搭個活動板房裹著棉大衣等待試驗時機(jī)成熟。艱苦的條件并沒有影響團(tuán)隊的斗志，在試驗條件具備后，試驗一次成功，在冬夜的風(fēng)光儲輸示范電站中，試驗人員忘記了疲憊，露出欣慰而自豪的笑容。

依托該項技術(shù)，電科院已累計取得授權(quán)專利10余項，發(fā)表SCI/EI論文20余篇，榮獲了2020年度中國電力科技進(jìn)步一等獎和2021年度河北省科技進(jìn)步一等獎。團(tuán)隊在新能源主動支撐方向的研究成果，對于實現(xiàn)了新能源發(fā)電由“被動調(diào)節(jié)”到“主動支撐”的轉(zhuǎn)變具有重要意義，為新型電力系統(tǒng)高質(zhì)量建設(shè)提供了“樣板間”。

搭建數(shù)據(jù)橋梁 為新能源賦能增值

“風(fēng)電場014號風(fēng)電機(jī)組3月份發(fā)電性能最優(yōu)，085號風(fēng)電機(jī)組發(fā)電性能最差，需要對劣化原因進(jìn)一步分析，減少發(fā)電量損失?！彪娍圃盒履茉此髷?shù)據(jù)分析與應(yīng)用團(tuán)隊對某風(fēng)電場3月份的運行分析結(jié)果開展研討，這樣的研討已成為他們的日常工作。

大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用是電科院在利用新技術(shù)優(yōu)化新能源技術(shù)服務(wù)方面的新探索，為了應(yīng)對新能源發(fā)電在并網(wǎng)消納及設(shè)備可靠高效運行方面面臨的諸多挑戰(zhàn)，充分挖掘新能源發(fā)電數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值，電科院于2019年啟動冀北新能源大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺的建設(shè)，打造前端交互窗口，促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)管理升級，助力新能源產(chǎn)業(yè)價值最大化。

目前平臺已接入了冀北調(diào)度側(cè)的全部新能源分鐘級運行數(shù)據(jù)、部分新能源場站側(cè)的全量秒級數(shù)據(jù)、氣象及預(yù)測數(shù)據(jù)，共計30萬個測點。開發(fā)了新能源消納分析、風(fēng)電場精益化運維等四大類、38項業(yè)務(wù)功能，可為電網(wǎng)公司、新能源運營商等提供更加豐富、全面的數(shù)字化業(yè)務(wù)場景。借助海量運行數(shù)據(jù)定位問題，并組織專家團(tuán)隊聯(lián)合攻關(guān)，打出“線上+線下”的組合拳，為場站提供風(fēng)電機(jī)組發(fā)電缺陷、功率預(yù)測結(jié)果優(yōu)化、涉網(wǎng)性能缺陷分析優(yōu)化等技術(shù)監(jiān)督、專項咨詢和技術(shù)服務(wù)，可以提升新能源管理水平，支撐新能源場站高效運維。

目前冀北新能源大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺已初見成效，相關(guān)成果先后入選國家電網(wǎng)有限公司電力人工智能應(yīng)用白皮書、數(shù)據(jù)增值服務(wù)典型服務(wù)產(chǎn)品手冊。電科院將緊緊圍繞新型電力系統(tǒng)技術(shù)需求，繼續(xù)擴(kuò)大平臺數(shù)據(jù)接入規(guī)模和類型，探索區(qū)域新能源大數(shù)據(jù)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，為新型電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲”一體化建設(shè)貢獻(xiàn)力量。