8月19日,中国电力科学研究院有限公司牵头承担的“特高压交直流混联电网安全稳定导则和技术导则适应性研究”项目顺利通过国家电网有限公司验收。项目提出大电网安全稳定标准、新型控制措施和规范配置最新技术原则,在保障我国电力系统安全稳定运行和健康发展方面具有指导意义。
多年来,中国电科院充分发挥科研综合优势,研发新技术、取得新突破、获得新成果,以技术创新支撑大电网安全稳定运行,提升大电网运行保障水平。
打破外国垄断 自主研发仿真技术
8月29日,1000千伏张北—雄安特高压交流输电线路工程投运。此前,中国电科院攻关团队应用最新电力系统全电磁暂态仿真软件,开展工程送电功率测试计算任务。
1000千伏张北—雄安特高压交流输变电工程是公司规划建设的特高压交流电网的重要组成部分,负责将张家口地区富足清洁电能输送至雄安新区负荷中心。但是张北地区部分电网网架结构薄弱,在大规模风电汇集接入后送出,电网电压随风电出力波动较大,难以控制。大规模风电汇集接入送出后的准确仿真等重大难题亟待解决。
电力系统全电磁暂态仿真软件就是解决大规模新能源接入电网“仿不准”问题的钥匙。软件仿真步长达到50微秒,仿真精细程度提升了200倍,具备1万个三相节点、24个换流站仿真规模。在送电功率分析计算中,全电磁暂态仿真软件详细计算出了多种不同功率水平下系统暂态过程和安全稳定性,为后续工程实际运行提供了定量的重要分析数据。
以前,我国电网实时仿真技术长期被外国垄断、严重制约电网规划发展和安全运行。1973年,中国电科院设计开发电力系统潮流、短路、稳定三大计算仿真程序,满足了当时电力系统分析的迫切需求。1985年,中国电科院的仿真软件包荣获首届国家科技进步一等奖。经过多年的技术攻关,中国电科院技术团队解决了核心算法、直流控制系统等仿真关键技术问题,实现数万节点级电网的数字实时仿真,全面建成新一代仿真平台,计算效率提升了3000倍,同时实现了异地联合网络平台化仿真计算。
全网统一分析决策 安全协同防控
8月21日,宁夏电力调度控制中心自动化处施佳锋查看宁夏电网运行风险预警信息。与以往不同的是,这些信息是上海分析决策中心在线计算所得。这也是新一代调度自动化系统分析决策功能的首次亮相。
分析决策功能是新一代调度自动化系统最显著的功能之一。新一代调度自动化系统基于云理念构建,可以实现“云端”全局分析、全局防控和全局决策。此前,国内外电网调度自动化系统都是按调度机构独立建设和运行,难以及时获取管辖区域外的电网信息,全网范围精益化的调控决策能力有待提升。
“大型交直流混联电网的特性从客观上要求各级调度自动化系统一体化。目前,各调控中心独立配置调度自动化系统,软硬件配置、信息采集、分析决策等工作均局限在单个调控中心内部,全网信息的综合应用、电网全局态势感知受限,更无法实现全网快速精确分析和统一控制决策,难以应对调控业务的新挑战。”结合电网发展实际,中国电科院电力自动化研究所副所长杨胜春解释。
2009年,在公司首批坚强智能电网试点项目中,中国电科院积累了智能电网调度控制系统研发经验。2017年,中国电科院联合南瑞集团有限公司、浙江大学、山东大学等单位承担了国家重点研发计划项目“大电网智能调度与安全预警关键技术研究及应用”,集中力量突破大型交直流混联电网一体化智能调度与安全预警关键技术,并在此基础上研发建设“物理分布、逻辑统一”的新一代调度自动化系统。
新一代调度自动化系统融合“大云物移智链”等先进技术,可以实现大电网全业务信息感知、全系统协同控制、全过程在线决策、全时空优化平衡、全方位负荷调度,计算规模达到20000节点以上、可覆盖直流输电线路10条以上。目前,该系统已在宁夏电力调度控制中心和华东电力调度控制分中心部署应用。
交直流协调控制保障工程稳定运行
今年6月29日,张北柔性直流电网试验示范工程竣工投产。但在2016年,中国电科院交直流协调控制技术团队便发现了张北柔直系统存在的过流过压隐患。
“该隐患主要是由于张北柔直电网本体的盈余功率没有消纳通道,送端系统的盈余功率无法送出造成的。这就需要有针对性地开展交直流协调控制技术的研究。”团队技术负责人王姗姗分析技术方案。
交直流协调控制技术基于实时响应信息,可通过智能协调区域间各种可控资源,实现跨大区交直流混联电网的柔性协调控制,解决传统预案式控制模式存在的失配风险,避免造成大停电事故。
2011年,中国电科院依托国家和公司重点科技项目,组织18家单位攻克交直流协调控制的技术难题,开始研发跨区交直流协调控制系统。4年后,系统顺利通过国家电力调度控制中心组织的12大项现场试验测试,相继在天中直流、酒湖直流投入运行,至今已安全运行52个月。2016年,交直流协调控制系统荣获中国电力科学技术奖一等奖。
目前,交直流协调控制团队计划于9月对张北柔直电网进行交直流协调控制样机功能测试,系统有望在2020年年底投入使用。
“补充交直流协调控制系统后,我们再次模拟张北柔直电网送受端故障,可以看到稳控切机与直流控保配合,160毫秒快速切机,最终,送受端直流闭锁和短路故障系统均无过流过压问题。”王姗姗说,交直流协调控制系统为柔直电网故障防御提供了系统级的解决方案。