內(nèi)蒙古風(fēng)光資源富集，風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約占全國(guó)的57%，太陽(yáng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約占全國(guó)的21%。高比例新能源接入電網(wǎng)后，電力系統(tǒng)面臨系統(tǒng)慣量降低、調(diào)頻能力下降、無(wú)功支撐不足等挑戰(zhàn)。國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司電力科學(xué)研究院新型電力系統(tǒng)全過(guò)程仿真實(shí)驗(yàn)室依托仿真分析技術(shù)，為當(dāng)?shù)卮箅娋W(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持。

實(shí)驗(yàn)室建有大電網(wǎng)全電磁仿真平臺(tái)、半實(shí)物仿真測(cè)試平臺(tái)及電網(wǎng)穩(wěn)定動(dòng)模試驗(yàn)平臺(tái)等研究平臺(tái)，圍繞國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目和內(nèi)蒙古自治區(qū)科技項(xiàng)目，開(kāi)展含高比例新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、控制策略優(yōu)化及構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)等研究，助力加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)。

有了“數(shù)字大腦”

運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)提前算

“如果把電網(wǎng)比作交通網(wǎng)，那么大電網(wǎng)全電磁仿真平臺(tái)就是指揮這個(gè)交通網(wǎng)的‘?dāng)?shù)字大腦’。”實(shí)驗(yàn)室主任王新宇介紹。實(shí)驗(yàn)室配備了內(nèi)蒙古地區(qū)規(guī)模最大的大電網(wǎng)全電磁仿真平臺(tái)，能1∶1還原內(nèi)蒙古東部地區(qū)全域電網(wǎng)，精準(zhǔn)呈現(xiàn)各個(gè)電壓等級(jí)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，還能計(jì)算新能源電量外送能力與各類負(fù)荷變化，助力保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

赤峰市新能源發(fā)電裝機(jī)較多，但當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)存在斷面限制，影響新能源電量消納。2023年，在國(guó)網(wǎng)蒙東電力調(diào)度控制中心的統(tǒng)籌下，實(shí)驗(yàn)室牽頭組織赤峰供電公司、東北電力設(shè)計(jì)院等單位依托大電網(wǎng)全電磁仿真平臺(tái)，模擬不同風(fēng)電出力水平、故障場(chǎng)景下的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，先后完成多種運(yùn)行方式下的電網(wǎng)安全穩(wěn)定校核、策略驗(yàn)證、穩(wěn)定控制系統(tǒng)試運(yùn)行等工作，保障500千伏青山變電站B套穩(wěn)定控制系統(tǒng)投運(yùn)，助力赤峰地區(qū)以220千伏電壓等級(jí)并網(wǎng)的風(fēng)電總出力斷面限額提升30萬(wàn)千瓦。

實(shí)驗(yàn)室還針對(duì)通遼500千伏科爾沁變電站穩(wěn)定控制系統(tǒng)改造開(kāi)展了專題分析，驗(yàn)證新投運(yùn)設(shè)備在復(fù)雜工況下的響應(yīng)特性，全過(guò)程參與裝置策略制定、定值計(jì)算等環(huán)節(jié)，把好穩(wěn)定控制系統(tǒng)改造技術(shù)關(guān)。改造實(shí)施后，通遼南部電網(wǎng)斷面新能源電量外送能力提升30萬(wàn)千瓦。

虛實(shí)結(jié)合開(kāi)展測(cè)試

新型設(shè)備過(guò)關(guān)再“上崗”

新型設(shè)備并網(wǎng)穩(wěn)定性如何？先接入半實(shí)物仿真測(cè)試平臺(tái)“考個(gè)試”。

半實(shí)物測(cè)試就是“虛實(shí)結(jié)合”，把新能源機(jī)組控制器等硬件設(shè)備接入半實(shí)物仿真測(cè)試平臺(tái)，讓設(shè)備在模擬的電網(wǎng)環(huán)境里運(yùn)行，開(kāi)展并網(wǎng)性能測(cè)試。這樣既避免了設(shè)備直接并網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，又能精準(zhǔn)檢測(cè)設(shè)備的性能。“就像給新司機(jī)找個(gè)模擬駕駛艙，讓他熟悉了路況再上路。”王新宇說(shuō)。

實(shí)驗(yàn)室以半實(shí)物仿真測(cè)試平臺(tái)為核心，建立了“數(shù)字仿真+物理接口”的數(shù)模混合測(cè)試體系，針對(duì)“三道防線”裝置、新能源逆變器、儲(chǔ)能控制器等二次控制設(shè)備，模擬電壓跌落、負(fù)荷突變、短路故障等極端工況，把控設(shè)備入網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免不合格設(shè)備影響電網(wǎng)安全。依托該平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)室在新能源結(jié)構(gòu)化建模技術(shù)領(lǐng)域走在行業(yè)前列，已經(jīng)開(kāi)展了光伏設(shè)備、直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)、構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能、跟網(wǎng)型儲(chǔ)能、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等各類設(shè)備的半實(shí)物仿真測(cè)試及控制策略驗(yàn)證，并與全數(shù)字封裝模型做對(duì)比，累計(jì)發(fā)現(xiàn)低短路比耐受能力不足、高低穿特性不一致等問(wèn)題60余項(xiàng)。

在多種場(chǎng)景中模擬演練

電網(wǎng)更好應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況

“大電網(wǎng)仿真看的是宏觀穩(wěn)定，半實(shí)物測(cè)試測(cè)的是設(shè)備性能，而動(dòng)模仿真練的是動(dòng)態(tài)應(yīng)對(duì)。”王新宇說(shuō)，“動(dòng)模仿真能還原電網(wǎng)運(yùn)行中的各種動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，比如機(jī)組啟停、故障恢復(fù)、負(fù)荷突變，就像給電網(wǎng)搞體能訓(xùn)練，使其能更好應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況。”

新型電力系統(tǒng)特性認(rèn)知、運(yùn)行控制及故障防御正逐漸成為動(dòng)模仿真領(lǐng)域的主要攻關(guān)方向。探索100%輸送新能源電力的系統(tǒng)穩(wěn)定特性、大電網(wǎng)故障防御及黑啟動(dòng)技術(shù)、功率振蕩抑制技術(shù)等研究課題，動(dòng)模仿真可提供模擬驗(yàn)證方案，彌補(bǔ)傳統(tǒng)仿真手段結(jié)果抽象、與實(shí)際工況匹配度不足的短板。

實(shí)驗(yàn)室打造了國(guó)內(nèi)先進(jìn)、東北地區(qū)首個(gè)聚焦新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的電網(wǎng)穩(wěn)定動(dòng)模試驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)可還原“雙高”電力系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，面向未來(lái)電網(wǎng)形態(tài)開(kāi)展新型穩(wěn)定問(wèn)題專項(xiàng)研究與實(shí)證。基于該平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)室突破了實(shí)時(shí)在線次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及抑制、分散布置低成本潮流控制設(shè)備拓?fù)浼胺稚⒆幽K協(xié)調(diào)控制保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，研制了低頻振蕩阻尼及分布式潮流控制器等成套裝備。相關(guān)成果獲2024年度內(nèi)蒙古自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。（攝影：冷佳奇）

團(tuán)隊(duì)研究方向

圍繞新型電力系統(tǒng)建設(shè)需求，聚焦新能源與大電網(wǎng)全電磁仿真技術(shù)、電力電子及網(wǎng)源協(xié)調(diào)設(shè)備硬件在環(huán)仿真、省地一體化仿真參數(shù)管理平臺(tái)構(gòu)建、構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展研究，從基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)到實(shí)證應(yīng)用落地，解決高比例新能源接入情況下電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行難題，為蒙東電網(wǎng)提供“仿真預(yù)判—技術(shù)驗(yàn)證—風(fēng)險(xiǎn)防控”全鏈條技術(shù)支撐。

團(tuán)隊(duì)成果展示

●承擔(dān)國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目5項(xiàng)、

內(nèi)蒙古自治區(qū)科技項(xiàng)目3項(xiàng)

●獲得內(nèi)蒙古自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)

●發(fā)表論文37篇，獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)39項(xiàng)、軟件著作權(quán)2項(xiàng)

●研發(fā)了具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源寬頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及抑制裝置