中國電力科學院：以技術創新支撐 大電網安全穩定運行

作為國家電網有限公司科研體系的核心骨幹，中國電力科學研究院有限公司圍繞大電網發展，開展核心技術攻關，解決實際問題——

　8月19日，中國電力科學研究院有限公司牽頭承擔的「特高壓交直流混聯電網安全穩定導則和技術導則適應性研究」項目順利通過國家電網有限公司驗收。項目提出大電網安全穩定標準、新型控制措施和規範配置最新技術原則，在保障我國電力系統安全穩定運行和健康發展方面具有指導意義。

　　多年來，中國電科院充分發揮科研綜合優勢，研發新技術、取得新突破、獲得新成果，以技術創新支撐大電網安全穩定運行，提升大電網運行保障水平。

　　打破外國壟斷 自主研發仿真技術

　　8月29日，1000千伏張北—雄安特高壓交流輸電線路工程投運。此前，中國電科院攻關團隊應用最新電力系統全電磁暫態仿真軟體，開展工程送電功率測試計算任務。

　　1000千伏張北—雄安特高壓交流輸變電工程是公司規劃建設的特高壓交流電網的重要組成部分，負責將張家口地區富足清潔電能輸送至雄安新區負荷中心。但是張北地區部分電網網架結構薄弱，在大規模風電匯集接入後送出，電網電壓隨風電出力波動較大，難以控制。大規模風電匯集接入送出後的準確仿真等重大難題亟待解決。

　　電力系統全電磁暫態仿真軟體就是解決大規模新能源接入電網「仿不準」問題的鑰匙。軟體仿真步長達到50微秒，仿真精細程度提升了200倍，具備1萬個三相節點、24個換流站仿真規模。在送電功率分析計算中，全電磁暫態仿真軟體詳細計算出了多種不同功率水平下系統暫態過程和安全穩定性，為後續工程實際運行提供了定量的重要分析數據。

　　以前，我國電網實時仿真技術長期被外國壟斷、嚴重製約電網規劃發展和安全運行。1973年，中國電科院設計開發電力系統潮流、短路、穩定三大計算仿真程序，滿足了當時電力系統分析的迫切需求。1985年，中國電科院的仿真軟體包榮獲首屆國家科技進步一等獎。經過多年的技術攻關，中國電科院技術團隊解決了核心算法、直流控制系統等仿真關鍵技術問題，實現數萬節點級電網的數字實時仿真，全面建成新一代仿真平臺，計算效率提升了3000倍，同時實現了異地聯合網絡平臺化仿真計算。

　　全網統一分析決策 安全協同防控

　　8月21日，寧夏電力調度控制中心自動化處施佳鋒查看寧夏電網運行風險預警信息。與以往不同的是，這些信息是上海分析決策中心在線計算所得。這也是新一代調度自動化系統分析決策功能的首次亮相。

　　分析決策功能是新一代調度自動化系統最顯著的功能之一。新一代調度自動化系統基於雲理念構建，可以實現「雲端」全局分析、全局防控和全局決策。此前，國內外電網調度自動化系統都是按調度機構獨立建設和運行，難以及時獲取管轄區域外的電網信息，全網範圍精益化的調控決策能力有待提升。

　　「大型交直流混聯電網的特性從客觀上要求各級調度自動化系統一體化。目前，各調控中心獨立配置調度自動化系統，軟硬體配置、信息採集、分析決策等工作均局限在單個調控中心內部，全網信息的綜合應用、電網全局態勢感知受限，更無法實現全網快速精確分析和統一控制決策，難以應對調控業務的新挑戰。」結合電網發展實際，中國電科院電力自動化研究所副所長楊勝春解釋。

　　2009年，在公司首批堅強智能電網試點項目中，中國電科院積累了智能電網調度控制系統研發經驗。2017年，中國電科院聯合南瑞集團有限公司、浙江大學、山東大學等單位承擔了國家重點研發計劃項目「大電網智能調度與安全預警關鍵技術研究及應用」，集中力量突破大型交直流混聯電網一體化智能調度與安全預警關鍵技術，並在此基礎上研發建設「物理分布、邏輯統一」的新一代調度自動化系統。

　　新一代調度自動化系統融合「大雲物移智鏈」等先進技術，可以實現大電網全業務信息感知、全系統協同控制、全過程在線決策、全時空優化平衡、全方位負荷調度，計算規模達到20000節點以上、可覆蓋直流輸電線路10條以上。目前，該系統已在寧夏電力調度控制中心和華東電力調度控制分中心部署應用。

　　交直流協調控制保障工程穩定運行

　　今年6月29日，張北柔性直流電網試驗示範工程竣工投產。但在2016年，中國電科院交直流協調控制技術團隊便發現了張北柔直系統存在的過流過壓隱患。

　　「該隱患主要是由於張北柔直電網本體的盈餘功率沒有消納通道，送端系統的盈餘功率無法送出造成的。這就需要有針對性地開展交直流協調控制技術的研究。」團隊技術負責人王姍姍分析技術方案。

　　交直流協調控制技術基於實時響應信息，可通過智能協調區域間各種可控資源，實現跨大區交直流混聯電網的柔性協調控制，解決傳統預案式控制模式存在的失配風險，避免造成大停電事故。

　　2011年，中國電科院依託國家和公司重點科技項目，組織18家單位攻克交直流協調控制的技術難題，開始研發跨區交直流協調控制系統。4年後，系統順利通過國家電力調度控制中心組織的12大項現場試驗測試，相繼在天中直流、酒湖直流投入運行，至今已安全運行52個月。2016年，交直流協調控制系統榮獲中國電力科學技術獎一等獎。

　　目前，交直流協調控制團隊計劃於9月對張北柔直電網進行交直流協調控制樣機功能測試，系統有望在2020年年底投入使用。

　　「補充交直流協調控制系統後，我們再次模擬張北柔直電網送受端故障，可以看到穩控切機與直流控保配合，160毫秒快速切機，最終，送受端直流閉鎖和短路故障系統均無過流過壓問題。」王姍姍說，交直流協調控制系統為柔直電網故障防禦提供了系統級的解決方案。