11月7日，在河北省能源互聯(lián)網仿真建模與控制重點實驗室里，一組組仿真機、上位機全速運行，實驗人員專注地測算新能源發(fā)電設備的各類參數(shù)。“目前，我們的新能源發(fā)電場站實測建模率已達到了80%，提前近兩個月實現(xiàn)了年度目標。”該實驗室技術帶頭人、河北電科院電網技術中心副主任王磊說。
確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定是保障電力安全的重中之重。隨著新型電力系統(tǒng)建設逐步深入，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作面臨新形勢新情況新挑戰(zhàn)。盡快實現(xiàn)新能源發(fā)電場站實測模型全覆蓋，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定這項工作的重要一環(huán)。
2015年起，河北省南部地區(qū)新能源發(fā)展駛入快車道，不到十年，河北南網新能源發(fā)電裝機占比已達54%，出力最大波動接近日平均用電負荷的一半。迅猛發(fā)展的新能源帶來了電網結構和物理特性的改變，但是新能源發(fā)電設備故障機理、影響范圍仍不明確。故障防御策略如何制訂?提前開展電網仿真分析是有效手段。而要想仿準大電網，首要基礎就是建立電力系統(tǒng)各類設備的實測模型。
實測模型是參照原始模型，對原始模型和參數(shù)進行實測后得到的實際模型，能反映出電力系統(tǒng)運行場景中設備表現(xiàn)出的真實運行特性。與實際模型相對應的典型模型則停留在理論層面，與設備實際運行特性存在偏差。
“在全部電力系統(tǒng)設備中，常規(guī)火力發(fā)電機組、電網站線100%使用實測模型。只有新能源發(fā)電場站使用的是典型模型，難以真實反映出設備實際特性。”國網河北省電力有限公司調度控制中心系統(tǒng)運行處副處長程倫說，“要確保大電網安全穩(wěn)定，我們必須把新能源發(fā)電場站實測建模這最后一塊拼圖補上。”
為了啃下這塊硬骨頭，國網河北電力于2023年12月成立了仿真建模集中攻關團隊，由河北電力調度控制中心負責人和河北電科院院長共同擔任組長，依托設立在河北電科院的河北省能源互聯(lián)網仿真建模與控制重點實驗室開展攻關。
拿不到關鍵設備參數(shù)和控制邏輯，實測如同“盲人摸象”。集中攻關團隊先設計出了逆變器半實物測試平臺，又搭建了大功率全實物仿真平臺，直接以設備實物參與實際測試，省去參數(shù)提取過程，直接捕捉不同場景下的設備實際性能。
模型建立過程數(shù)據計算周期長、重復計算多，效率較低。集中攻關團隊自主開發(fā)了具備數(shù)據讀取、數(shù)據處理、結果可視化等功能的輔助軟件。技術人員在輔助軟件中錄入參數(shù)，軟件就可以一鍵計算并自動生成報告，完成原本用時3～5天的計算任務。
集中攻關團隊不僅關注集中式新能源發(fā)電場站，還試點開展戶用分布式光伏發(fā)電項目實測建模。
近一年的攻關過程中，集中攻關團隊建立的實測模型偏差控制在5%以內，單人單場站建模時間從兩個月縮短到兩周，實現(xiàn)了“建得全、算得準、算得快”。
實測模型的建立，為更準確的電網仿真分析打下基礎。
在河北省能源互聯(lián)網仿真建模與控制重點實驗室，應用實測模型開展的一系列仿真計算也在快馬加鞭地進行。該實驗室仿真分析技術帶頭人于騰凱用實測模型推演分析，研究電力系統(tǒng)整體特性，開展電網年度運行方式和2～3年電網規(guī)劃滾動校核等。“用實測模型進行仿真分析，我們對得出的結論更有底氣。”于騰凱說。
國網河北電力還在新能源富集的保定、滄州地區(qū)開展電網穩(wěn)定性專題分析，應用實測模型充分發(fā)掘大規(guī)模新能源并網帶來的深層次電網安全穩(wěn)定問題，深化新能源集中接入地區(qū)的電網規(guī)劃和年度運行方式穩(wěn)定分析。
在加快推進新能源實測模型建立應用的同時，國網河北電力還推進特高壓直流工程的實測模型建立。
±800千伏蒙西—京津冀特高壓直流工程正在推進，河北南網將從交流電網步入交直流并存的電網，電網安全穩(wěn)定面臨更多新課題、新挑戰(zhàn)。“實測建模也將是我們開展特高壓直流工程投產前后電網適應性分析和直流輸電能力分析的基礎。”程倫介紹。
各類實測模型陸續(xù)建立，仿真平臺也在持續(xù)升級。
“今年6月，我們的全數(shù)字實時電磁仿真平臺順利建成，特高壓直流控制保護仿真平臺也在加快建設。面對結構更復雜、形態(tài)更多元的電力系統(tǒng)，未來我們將更快更精準地捕捉新能源發(fā)電、直流特高壓等的特性，守牢大電網安全生命線。”程倫說。(龐彥娟)
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