電網(wǎng)仿真技術(shù)進(jìn)入“微秒時(shí)代”

不久前，國家發(fā)展改革委發(fā)布通知，將依托中國電力科學(xué)研究院有限公司（以下簡稱“中國電科院”）建設(shè)運(yùn)行的“新型電力系統(tǒng)仿真國家工程研究中心”納入管理新序列，此舉意味著我國在保障國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，沒有與停車場、水庫、油罐等對應(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译娏φ{(diào)度控制中心系統(tǒng)處處長賀靜波介紹，只有通過仿真計(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，隨著直流輸電和新能源的快速發(fā)展，我國電網(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、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，支撐我國大電網(wǎng)安全運(yùn)行的仿真分析也面臨‘仿不了‘仿不準(zhǔn)‘仿不快等世界級難題，電網(wǎng)安全運(yùn)行和清潔發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?！眹译娋W(wǎng)仿真中心數(shù)模混合仿真研究室主任朱藝穎坦言。

此前，國內(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，人們開始認(rèn)識(shí)到，舊有的仿真方法無法準(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，中國電科院通過多年技術(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”細(xì)化至“微秒級”，實(shí)現(xiàn)了對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。

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)，通過精準(zhǔn)校核國家電網(wǎng)直流輸電及新能源送出能力，新增經(jīng)濟(jì)效益超過120億元;提高國家電網(wǎng)新能源送出與消納能力，年增清潔能源消納電量超過300億千瓦時(shí)。

來源：《經(jīng)濟(jì)日報(bào)》