“家定I線三永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(jí)的全部母線暫態(tài)過電壓均未超標(biāo)！”國(guó)網(wǎng)冀北電科院風(fēng)光儲(chǔ)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工作人員楊艷晨正通報(bào)電磁暫態(tài)仿真結(jié)果。“通過這樣一次次仿真分析實(shí)驗(yàn)，我們核校了包括張雄特高壓‘五變五線’送出系統(tǒng)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(guó)網(wǎng)冀北電科院副院長(zhǎng)劉輝向記者表示，電磁暫態(tài)仿真技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、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(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì)
據(jù)劉輝介紹，仿真是指用模型去測(cè)試電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定和安全的技術(shù)。“新工程在正式投運(yùn)前，都要在實(shí)驗(yàn)室里檢測(cè)設(shè)計(jì)的合理性。主要的檢測(cè)方式是在仿真系統(tǒng)中搭建模型并模擬運(yùn)行，通過制造故障，測(cè)試控制系統(tǒng)能否及時(shí)響應(yīng)。”
國(guó)網(wǎng)冀北電科院智能電網(wǎng)與新能源研究所所長(zhǎng)吳林林表示，隨著新能源電力占比不斷提升，為了保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要運(yùn)用仿真技術(shù)研究系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜特性，找到電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，最終達(dá)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(shù)據(jù)：通過對(duì)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(jī)和93種SVG進(jìn)行精確建模，并開展相關(guān)特性分析，指導(dǎo)新能源設(shè)備廠商針對(duì)性地優(yōu)化機(jī)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(yàn)手段。預(yù)計(jì)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(qū)，推動(dòng)資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì)。”劉輝說。
將電網(wǎng)搬到計(jì)算機(jī)里
其實(shí)，仿真技術(shù)由來已久。從原來的機(jī)電暫態(tài)仿真，到如今的電磁暫態(tài)仿真，我國(guó)仿真技術(shù)快速發(fā)展。隨著電網(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(duì)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(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性更加復(fù)雜，傳統(tǒng)分析手段的計(jì)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)。“打個(gè)比方，常規(guī)的機(jī)電仿真技術(shù)相當(dāng)于一個(gè)放大鏡，顆粒感比較強(qiáng)，而電磁仿真技術(shù)可以刻畫微秒級(jí)響應(yīng)，和新能源電力電子裝置的開關(guān)頻率一致，相當(dāng)于顯微鏡，可以更加清晰地觀察電力系統(tǒng)。”
“電磁暫態(tài)仿真相當(dāng)于把偌大的電網(wǎng)用數(shù)字孿生方式搬到計(jì)算機(jī)里面，其中有數(shù)目以萬計(jì)、型號(hào)以百計(jì)的風(fēng)電、光伏、SVG機(jī)組，為得到機(jī)組的真實(shí)特性，需要用電磁暫態(tài)模型對(duì)機(jī)組控制器進(jìn)行半實(shí)物測(cè)試，在完成機(jī)組自身的驗(yàn)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)‘枝干’上面。”張雄特高壓電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)技術(shù)帶頭人王瀟說。
劉輝指出，目前，數(shù)字化仿真技術(shù)已經(jīng)成為主流技術(shù)。隨著技術(shù)水平的不斷提升，仿真規(guī)模越來越大，計(jì)算速度越來越快，所能模擬的故障類型也越來越豐富。
降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)
在劉輝看來，在可再生能源將成為主要電力來源的大趨勢(shì)下，一定要解決電力系統(tǒng)電力平衡的問題。“電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，要保證發(fā)電和負(fù)荷的平衡。新能源電源的可控性差，電源與負(fù)荷的平衡難度大，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)提高。”
早在2016年，國(guó)網(wǎng)冀北電科院就率先開展全電磁暫態(tài)仿真能力建設(shè)，相繼攻克了新能源單機(jī)精確建模、大規(guī)模新能源高效仿真等諸多技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了新能源送出能力校核、電網(wǎng)事故仿真復(fù)現(xiàn)、電網(wǎng)運(yùn)行特性分析等多種功能，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)具備大電網(wǎng)全電磁暫態(tài)仿真能力的省級(jí)電科院。
此外，燃煤機(jī)組深度調(diào)峰、新能源主動(dòng)支撐技術(shù)也是產(chǎn)業(yè)內(nèi)部攻關(guān)的重點(diǎn)。“煤電要積極轉(zhuǎn)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(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。”劉輝介紹，“去年，我們實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)燃煤機(jī)組純凝工況下15%額定負(fù)荷運(yùn)行且具備全面涉網(wǎng)支撐能力，技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。”
截至目前，國(guó)網(wǎng)冀北電科院已累計(jì)完成國(guó)內(nèi)38臺(tái)機(jī)組的深調(diào)峰相關(guān)試驗(yàn)工作，機(jī)組總?cè)萘砍^1700萬千瓦，增加電網(wǎng)調(diào)峰能力超過360萬千瓦。近3年，累計(jì)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338萬噸。
來源:中國(guó)能源報(bào)
