中国储能网讯：截至2024年年底，国网河北省电力有限公司经营区内风电、光伏发电装机超过4200万千瓦。其中，光伏发电装机约3730万千瓦，渗透率位居全国前列。面对新能源大规模接入，电网需要应对源荷多级整流逆变、潮流反复逆转、电能质量控制等问题。

河北电力科学研究院在研究含高渗透率光伏发电设备的电力系统运行机理的基础上，构建了安全组网、稳定构网和优质供电体系。相关成果在平山县营里乡、安新县安新镇王家寨村、涉县合漳乡等地推广应用，提升了电网运行可靠性和供电质量。

安全组网：基于电网拓扑变化的防孤岛方法可有效辨识光伏发电系统是否孤岛运行

在电网检修或极端天气等突发情况导致电网暂停供电时，光伏发电系统可能脱离电网孤岛运行，威胁人身和设备安全。

2017年，河北电科院成立柔性攻关团队，依托河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室建成中低压交直流电网互联真型试验平台及硬件在环半实物实时仿真系统，开展安全组网、协同控制策略验证，防止出现光伏发电系统孤岛运行情况。

光伏发电系统孤岛运行时仍能暂时维持局部供电，且无明显电压或频率波动，所以不易被及时发现。为快速辨识出光伏发电系统是否正处于孤岛运行状态，攻关团队提出了基于电网拓扑变化的防孤岛方法。该方法是在交直流电网连接处注入交流电压分量，通过检测电源出口处电压的变化来判断光伏发电系统的运行状态。

“这种辨识方法准确、高效，能及时发现潜在的风险和安全隐患，保障整个供电系统稳定运行及用户用电安全。”攻关团队带头人王磊说，“同时，使用这种方法不需要增加一次设备，改造成本也相对较低。”

基于相关成果，2021年，攻关团队还研制了防孤岛设备——光伏台区智能调控终端，并申请了7项国家发明专利。

稳定构网：开展光伏电站实测建模确保仿真计算结果准确

随着光伏渗透率的不断提高，河北南网的稳定特性已发生深刻变化。而目前新能源典型计算模型中的参数无法准确反映当地电网的实际特性。

为确定新能源典型计算模型中的参数，2022年，攻关团队运用硬件在环实时仿真技术，开展光伏逆变器在不同功率、不同跌落深度、不同故障类型条件下的数十种工况测试，基于测试数据来确定光伏逆变器模型参数，并运用电力系统分析计算软件进行相同工况的仿真验证，不断优化参数，确保仿真结果与测试结果一致。

“我们融合物理仿真与数字仿真的优势，使新能源典型计算模型具备了高逼真度的特点，能准确反映光伏逆变器的运行参数，确保了仿真计算结果的精确度。”王磊介绍。

在建模过程中，攻关团队针对河北南网光伏逆变器参数复杂等问题，构建全实物仿真平台，拓展实测建模测试手段，利用光伏模拟器模拟实际光伏电源，利用双向可编程交流电源模拟大电网环境，最大限度还原光伏电站真实工况，提升了实测建模效率。

截至目前，攻关团队已经完成了河北南网共计235座光伏电站的实测建模，实现了光伏逆变器、双向储能变流器、静止无功补偿器的全场景、全要素仿真建模，增强了安全稳定边界计算能力。此外，他们还完成了64座风电场的实测建模。后续，攻关团队将针对分布式光伏开展建模。

电能质量控制：每隔1分钟回传监测数据

“本次监测没有发现谐波超标，可以判断电能质量合格。”2月27日，在河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室，攻关团队成员周文和苏灿利用自主研发的电能质量监测平台光伏电能质量在线监测模块，监测邯郸地区试点光伏台区的电能质量。监测结果可为提升电能质量研究工作提供数据。

光伏电源大量接入电网会在一定程度上影响电能质量。在我国，以往电网电压波形是频率为50赫兹的正弦波，而光伏电源输出功率受天气影响不断变化，会产生谐波，影响供电电压。2023年，攻关团队基于现实需求，升级了原有的电能质量监测平台，增加了光伏电能质量在线监测模块。

“目前，电能质量监测平台共有192个监测点。安装在新能源场站、分布式光伏并网点的电能质量在线监测终端每隔1分钟将监测数据上传至平台。当电能质量指标超出设定的阈值时，平台会发出告警信息，并将信息推送至相关运维人员。运维人员根据告警信息采取相应的措施，提升电能质量。”周文说。

攻关团队的相关成果已获2023年度河北省科学技术进步奖一等奖，还在河北省企业职工创新创效竞赛中获企业职工突破性创新成果一等奖。