“家定I線(xiàn)三永N-1第6次，3、2、1、故障觸發(fā)。”“1000千伏、500千伏、220千伏、110千伏、35千伏電壓等級的全部母線(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓均未超標！”國網(wǎng)冀北電科院風(fēng)光儲并網(wǎng)運行技術(shù)實(shí)驗室內，工作人員楊艷晨正通報電磁暫態(tài)仿真結果。“通過(guò)這樣一次次仿真分析實(shí)驗，我們核校了包括張雄特高壓‘五變五線(xiàn)’送出系統等關(guān)鍵工程的新能源送出能力，為新能源高效消納提供有力支撐。”國網(wǎng)冀北電科院副院長(cháng)劉輝向記者表示，電磁暫態(tài)仿真技術(shù)已經(jīng)成為構建新型電力系統、打造高比例可再生能源電網(wǎng)的重要技術(shù)。
讓資源優(yōu)勢轉化為發(fā)展優(yōu)勢
據劉輝介紹，仿真是指用模型去測試電力系統是否穩定和安全的技術(shù)。“新工程在正式投運前，都要在實(shí)驗室里檢測設計的合理性。主要的檢測方式是在仿真系統中搭建模型并模擬運行，通過(guò)制造故障，測試控制系統能否及時(shí)響應。”
國網(wǎng)冀北電科院智能電網(wǎng)與新能源研究所所長(cháng)吳林林表示，隨著(zhù)新能源電力占比不斷提升，為了保障電網(wǎng)安全穩定運行，需要運用仿真技術(shù)研究系統運行的復雜特性，找到電網(wǎng)薄弱環(huán)節，最終達到提升可再生能源電力送出能力的目的。
吳林林向記者透露了一組數據：通過(guò)對錫盟特高壓交直流、張雄特高壓交流等新能源電力外送通道涉及的93座新能源場(chǎng)站、20種光伏逆變器、84種風(fēng)機和93種SVG進(jìn)行精確建模，并開(kāi)展相關(guān)特性分析，指導新能源設備廠(chǎng)商針對性地優(yōu)化機組特性，分別將錫盟特高壓、張雄特高壓的新能源電力送出能力分別提升了133%、45%。
“3月底，我們還搭建了張北柔直流工程及送端新能源場(chǎng)站的電磁暫態(tài)模型，并成為了關(guān)鍵故障的校驗手段。預計張雄特高壓和張北柔性直流工程投產(chǎn)后，每年可將140億千瓦時(shí)的清潔電力送至京津冀地區，推動(dòng)資源優(yōu)勢轉化為發(fā)展優(yōu)勢。”劉輝說(shuō)。
將電網(wǎng)搬到計算機里
其實(shí)，仿真技術(shù)由來(lái)已久。從原來(lái)的機電暫態(tài)仿真，到如今的電磁暫態(tài)仿真，我國仿真技術(shù)快速發(fā)展。隨著(zhù)電網(wǎng)高比例可再生能源和高比例電力電子裝備的特征日益明顯，對仿真技術(shù)也提出了更高的要求。
吳林林指出，大量新能源接入使電力系統的動(dòng)態(tài)特性更加復雜，傳統分析手段的計算精度已無(wú)法滿(mǎn)足需求，電磁暫態(tài)仿真是新型電力系統亟需突破的關(guān)鍵技術(shù)。“打個(gè)比方，常規的機電仿真技術(shù)相當于一個(gè)放大鏡，顆粒感比較強，而電磁仿真技術(shù)可以刻畫(huà)微秒級響應，和新能源電力電子裝置的開(kāi)關(guān)頻率一致，相當于顯微鏡，可以更加清晰地觀(guān)察電力系統。”
“電磁暫態(tài)仿真相當于把偌大的電網(wǎng)用數字孿生方式搬到計算機里面，其中有數目以萬(wàn)計、型號以百計的風(fēng)電、光伏、SVG機組，為得到機組的真實(shí)特性，需要用電磁暫態(tài)模型對機組控制器進(jìn)行半實(shí)物測試，在完成機組自身的驗證和建模后，還需要將這些‘樹(shù)葉’一片一片地添加到電網(wǎng)的核心架構‘枝干’上面。”張雄特高壓電磁暫態(tài)仿真平臺技術(shù)帶頭人王瀟說(shuō)。
劉輝指出，目前，數字化仿真技術(shù)已經(jīng)成為主流技術(shù)。隨著(zhù)技術(shù)水平的不斷提升，仿真規模越來(lái)越大，計算速度越來(lái)越快，所能模擬的故障類(lèi)型也越來(lái)越豐富。
降低系統運行風(fēng)險
在劉輝看來(lái)，在可再生能源將成為主要電力來(lái)源的大趨勢下，一定要解決電力系統電力平衡的問(wèn)題。“電網(wǎng)安全穩定運行，要保證發(fā)電和負荷的平衡。新能源電源的可控性差，電源與負荷的平衡難度大，系統的安全穩定風(fēng)險提高。”
早在2016年，國網(wǎng)冀北電科院就率先開(kāi)展全電磁暫態(tài)仿真能力建設，相繼攻克了新能源單機精確建模、大規模新能源高效仿真等諸多技術(shù)難題，實(shí)現了新能源送出能力校核、電網(wǎng)事故仿真復現、電網(wǎng)運行特性分析等多種功能，成為國內首個(gè)具備大電網(wǎng)全電磁暫態(tài)仿真能力的省級電科院。
此外，燃煤機組深度調峰、新能源主動(dòng)支撐技術(shù)也是產(chǎn)業(yè)內部攻關(guān)的重點(diǎn)。“煤電要積極轉變角色，不僅要降低出力，為綠電消納騰出空間，還要在新能源出力不足時(shí)提供電力支撐，維持電力系統安全穩定運行。”劉輝介紹，“去年，我們實(shí)現了國內首臺燃煤機組純凝工況下15%額定負荷運行且具備全面涉網(wǎng)支撐能力，技術(shù)達到國際先進(jìn)水平。”
截至目前，國網(wǎng)冀北電科院已累計完成國內38臺機組的深調峰相關(guān)試驗工作，機組總容量超過(guò)1700萬(wàn)千瓦，增加電網(wǎng)調峰能力超過(guò)360萬(wàn)千瓦。近3年，累計促進(jìn)華北省間市場(chǎng)新能源消納38.56億千瓦時(shí)，折合減少碳排放338萬(wàn)噸。
來(lái)源:中國能源報
