科技引航 風光前行
——記國網冀北電科院智能電網與新能源團隊

本刊通訊員 崔靜 胡婷婷

2020年12月22日6時30分，天已露出微光，國網冀北電科院“風光儲并網運行技術國家電網有限公司重點實驗室”內仍然燈火通明。

“團隊已經連續熬了幾個通宵，但是沒有一個人‘掉鏈子’”，該院智能電網與新能源所所長劉輝，不無心疼地解釋，“年底越來越近，整個團隊鉚足了勁兒，一定打好新能源并網攻堅戰?！?/p>

2020年是風電補貼截止之年，華北和冀北區域迎來史無前例的風電“搶裝潮”，意向并網容量超過1500萬千瓦，是史上年新增并網容量峰值的4倍以上。為了將半實物測試的海量阻抗數據轉化為振蕩評估結果，該院新能源專業團隊啟動封閉集中的工作模式。劉輝帶領團隊承擔了所有并網新能源場站常規涉網性能檢測、風電機組高電壓穿越、一次調頻、SVG高/低電壓穿越等試驗項目。

過去10年，該團隊相繼攻克新能源無功電壓控制、次同步諧振和高比例新能源電網調節能力不足等難題，提升了冀北電網新能源消納能力，保障了高比例新能源電網安全穩定運行，為國網冀北電力有限公司建設雙高電力系統和能源互聯網樣板間作出了貢獻。

尋找突破口

2020年12月7日，國網蒙東電力有限公司組織召開錫盟送端風電場振蕩評估報告評審。冀北電科院出具的16座場站的振蕩評估報告全部通過評審，錫盟風電場建模與振蕩評估工作初戰告捷。

錫盟送端風電基地作為世界上單次并網容量最多的新能源匯集系統，面臨較為嚴重的次/超同步諧振風險。而如何開展風電場并網前的振蕩評估工作，尚無先例。

這支新能源團隊遇到前所未有的瓶頸。實驗室技術骨干李蘊紅對此深有體會，錫盟特高壓新能源場站控制器接入平臺初期，一個月只能完成一個風機型號的檢測，年底的并網評估任務根本完不成。

李蘊紅回憶，從2020年10月開始，該團隊每周都進行一次頭腦風暴?！耙婚_始很困難，你得在小場景里做出跟大的仿真環境一樣的效果來?！焙髞?，這個團隊開發了具有自主知識產權的新能源電力系統寬頻振蕩評估軟件，改變了檢測模式，簡化了仿真環境，將控制器信號拆解進行單機校核，接入小仿真系統，功能和問題能夠及時定位，方便查找改進，經過倍乘后再接入大系統，大大縮短了迭代周期。

經過整改，李蘊紅說檢測速度“令人發指”地提升，兩周即可完成20多個型號的檢測。

對這套檢測方式進行提煉后，該團隊形成了風電場并網振蕩評估的“冀北電科院方案”——單個風電場評估工況高達233萬種，涵蓋工況更全面；所有阻抗數據均來自于真實設備，評估結果更準確；所有存在風險場站均給出了解決方案并進行了驗證，治理措施更可行。

冀北電科院在新能源消納和安全運行方面，走在全國前列。

截至2020 年底，該團隊已完成48 座新能源場站的常規涉網性能檢測，完成5個型號風電機組的高電壓穿越抽檢測試，完成8座風電場、2座光伏電站并網驗收工作，為并網服務和發電效益雙提升提供了保障。

穿越無人區

2020年11月11日，國網冀北電力的一項技術成果“支撐新能源電力系統的虛擬同步機關鍵技術、裝備及應用”榮獲2020年度中國電力科學技術進步一等獎。

早在2012年，該院新能源團隊就開始著手攻克高比例新能源并網設備模擬同步機運行的課題。

課題開發時，作為項目第一完成人的劉輝內心有過顧慮，當時國內理論基礎不完善，虛擬同步機關鍵控制技術存在瓶頸，無法適應復雜電網工況，風電場站并網存在振蕩風險，在大容量集成的技術體系和工程應用方面還是空白，缺乏技術標準和試驗檢測手段。

然而，我國新能源應用卻遠遠走在理論前面。2009年開始，冀北地區新能源大量接入主網；2017年，大容量多類型虛擬同步機示范工程在張家口投運，大容量集成并網技術亟待突破。

沒有退路，劉輝和他的團隊硬著頭皮登上虛擬同步機的研發快車：“直接把你扔到轉化應用的場景，迫使你加速跟上節奏，這是最快的成長方式?！?/p>

歷時8年，不乏陣痛、磨合與試錯，劉輝團隊力促“產學研用”聯合攻關，終于攻克了難題。項目構建了電壓源型虛擬同步機理論體系，突破了虛擬同步機主動支撐關鍵技術，自主研制了虛擬同步機系列成套裝備，攻克了虛擬同步機集群運行技術。成果已應用于國家風光儲輸示范工程以及10 余個省（區）的多個新能源電站，并在馬爾代夫、德國、以色列等海外地區配電網實現大規模推廣，裝機容量達2015 兆瓦，整體技術達到國際領先水平。

和企業共同奔跑

風光儲并網運行技術實驗室里，有一面“功勛墻”，墻上展示的是冀北電科院歷屆院長以及該院為國家電力科研事業做出杰出貢獻的專家。劉輝的照片也在這面墻上。

“我們愿意提供服務，把成果共享給別人，但是別人為什么愿意信任你，為什么要掏真金白銀買單？這就是對能力的考驗?！眲⑤x的語氣中帶有抑制不住的自豪。

這是個科技成果“接地氣”的過程。2020年，該院新能源市場經營開拓取得歷史性突破，簽訂涉網試驗和建模合同105份，比上年增長超過4倍。

一次次探索市場、走向市場的過程，無形中把冀北電科院的新能源技術從內部研發轉化為外部創收。

“通過技術提升在行業內的排名，只是有限的增長，但是如果我們面向市場需求，把技術拿出來賦能整個行業，帶來的將是雙贏的增長?！?/p>

從技術成果來看，冀北電科院正在向科技強企的方向邁進。截至目前，該院專利申請數量達110項，擁有發明專利授權54項，發表核心及以上論文81篇，編制論著8部，申報省部級科技獎33項，參編發布國家標準3項、行業標準17項、團體標準5項、國網企業標準4項。

從錫盟特高壓，到張北柔直，再到張雄特高壓，該團隊成員、博士后鄧曉洋見證了新能源團隊在科技創新領域的探索。

張北柔直工程是世界首個±500 千伏柔性直流電網工程，是世界上電壓等級最高、結構最復雜的柔性直流電網工程。鄧曉洋會偶爾回憶起張北柔直系統調試和故障測試時的艱辛：“我們利用電磁暫態仿真平臺，對柔直系統接入大電網進行典型測試和振蕩評估。當時困難很大，沒有相同電壓等級的先例，設備供應商沒有測試方案，一切都是自己摸索?！?/p>

用鄧曉洋的話說，他慶幸進入冀北電科院智能電網與新能源團隊，跟這么多優秀的人一起拼搏，不斷激發自己的潛力，使命必達。