電網(wǎng)仿真技術(shù)進(jìn)入“微秒時(shí)代”

　　本報(bào)記者 王軼辰

　　不久前，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布通知，將依托中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司（下稱“中國(guó)電科院”）建設(shè)運(yùn)行的“新型電力系統(tǒng)仿真國(guó)家工程研究中心”納入管理新序列，此舉意味著我國(guó)在保障國(guó)家能源電力安全和新能源科學(xué)消納能力建設(shè)上邁上了新臺(tái)階。

　　電力系統(tǒng)是最復(fù)雜的人造動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，與交通、水利、油氣等系統(tǒng)相比，電能傳輸速度極快（光速傳輸），發(fā)電、輸電、用電實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平衡，沒(méi)有與停車(chē)場(chǎng)、水庫(kù)、油罐等對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)環(huán)節(jié)。如何準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性，保持穩(wěn)定運(yùn)行，是重大難題。

　　“電網(wǎng)的運(yùn)行是不能中斷的，電網(wǎng)規(guī)劃方案、設(shè)計(jì)建設(shè)方案、運(yùn)行控制和安全防御策略都不可能在實(shí)際電網(wǎng)中進(jìn)行破壞性試驗(yàn)驗(yàn)證，仿真分析是掌握電網(wǎng)特性的關(guān)鍵手段?！眹?guó)家電力調(diào)度控制中心系統(tǒng)處處長(zhǎng)賀靜波介紹，只有通過(guò)仿真計(jì)算，才能分析、掌握電網(wǎng)特性，驗(yàn)證理論分析和安全防御策略的準(zhǔn)確性，為電網(wǎng)提供定量決策支持。

　　近年來(lái)，隨著直流輸電和新能源的快速發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)已成為含大量電力電子設(shè)備、跨大區(qū)交直流混聯(lián)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)，其規(guī)模和復(fù)雜程度前所未有，系統(tǒng)特性發(fā)生深刻變化。英國(guó)、澳大利亞等電網(wǎng)發(fā)生的事故表明，電力電子設(shè)備與電力系統(tǒng)交互作用，容易引發(fā)連鎖反應(yīng)，造成大停電事故。

　　“面對(duì)電力電子設(shè)備在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用、電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化的新形勢(shì)，支撐我國(guó)大電網(wǎng)安全運(yùn)行的仿真分析也面臨‘仿不了’‘仿不準(zhǔn)’‘仿不快’等世界級(jí)難題，電網(wǎng)安全運(yùn)行和清潔發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。”國(guó)家電網(wǎng)仿真中心數(shù)?；旌戏抡嫜芯渴抑魅沃焖嚪f坦言。

　　此前，國(guó)內(nèi)外均采用機(jī)電暫態(tài)仿真工具研究大電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題，支撐實(shí)際電網(wǎng)安全運(yùn)行和協(xié)調(diào)控制。當(dāng)大量直流和新能源融入電網(wǎng)后，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，舊有的仿真方法無(wú)法準(zhǔn)確模擬這些含電力電子設(shè)備的響應(yīng)和控制特性。對(duì)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和控制特性的準(zhǔn)確仿真變成“仿不了”的世界難題。

　　朱藝穎表示，中國(guó)電科院通過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)的仿真平臺(tái)能夠?qū)⒋箅娋W(wǎng)仿真時(shí)間尺度由“毫秒級(jí)”細(xì)化至“微秒級(jí)”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)含多回直流和高比例新能源的大規(guī)模電網(wǎng)的電磁暫態(tài)仿真，并推廣到工程化應(yīng)用，仿真規(guī)模達(dá)到上萬(wàn)節(jié)點(diǎn)，可以覆蓋任一區(qū)域電網(wǎng)，突破了電力系統(tǒng)特性認(rèn)知的技術(shù)瓶頸，解決了現(xiàn)代大電網(wǎng)“仿不了”的世界難題。同時(shí)，“仿不快”“仿不準(zhǔn)”的難題也一一得以解決。

　　電網(wǎng)規(guī)劃涉及電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)籌：安全性高必然需要增加電網(wǎng)投資；經(jīng)濟(jì)性高則需要降低電網(wǎng)投資，但可能導(dǎo)致安全性下降。我國(guó)早在1981年頒布的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中就提出了電網(wǎng)規(guī)劃方案必須要通過(guò)仿真去校核這個(gè)原則。如今，依托仿真平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性地考慮高比例新能源接入下的電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性，使得提出的電網(wǎng)規(guī)劃方案經(jīng)過(guò)計(jì)算分析和論證，確保方案更加科學(xué)和具有較強(qiáng)的適用性。

　　朱藝穎透露，該技術(shù)成果在西電東送、特高壓交直流輸電工程建設(shè)運(yùn)行、大規(guī)模新能源基地外送等重大項(xiàng)目中都發(fā)揮了關(guān)鍵作用，有效保障了新能源和直流快速發(fā)展下的電網(wǎng)安全高效運(yùn)行。

　　數(shù)據(jù)顯示，依托該技術(shù)，通過(guò)精準(zhǔn)校核國(guó)家電網(wǎng)直流輸電及新能源送出能力，新增經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)120億元；提高國(guó)家電網(wǎng)新能源送出與消納能力，年增清潔能源消納電量超過(guò)300億千瓦時(shí)。賀靜波表示，該技術(shù)將在新型電力系統(tǒng)科學(xué)規(guī)劃、提升新能源接入電網(wǎng)占比、提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性等方面繼續(xù)發(fā)揮重大作用，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

　　王軼辰