內蒙古風光資源富集，風能資源技術可開發量約占全國的57%，太陽能資源技術可開發量約占全國的21%。高比例新能源接入電網后，電力系統面臨系統慣量降低、調頻能力下降、無功支撐不足等挑戰。國網內蒙古東部電力有限公司電力科學研究院新型電力系統全過程仿真實驗室依托仿真分析技術，為當地大電網安全穩定運行提供技術支持。

實驗室建有大電網全電磁仿真平臺、半實物仿真測試平臺及電網穩定動模試驗平臺等研究平臺，圍繞國家電網有限公司科技項目和內蒙古自治區科技項目，開展含高比例新能源電網安全穩定運行、控制策略優化及構網型技術等研究，助力加快建設新型電力系統。

有了“數字大腦”

運行風險提前算

“如果把電網比作交通網，那么大電網全電磁仿真平臺就是指揮這個交通網的‘數字大腦’。”實驗室主任王新宇介紹。實驗室配備了內蒙古地區規模最大的大電網全電磁仿真平臺，能1∶1還原內蒙古東部地區全域電網，精準呈現各個電壓等級網架結構，還能計算新能源電量外送能力與各類負荷變化，助力保障電網安全穩定運行。

赤峰市新能源發電裝機較多，但當地電網存在斷面限制，影響新能源電量消納。2023年，在國網蒙東電力調度控制中心的統籌下，實驗室牽頭組織赤峰供電公司、東北電力設計院等單位依托大電網全電磁仿真平臺，模擬不同風電出力水平、故障場景下的電網運行狀態，先后完成多種運行方式下的電網安全穩定校核、策略驗證、穩定控制系統試運行等工作，保障500千伏青山變電站B套穩定控制系統投運，助力赤峰地區以220千伏電壓等級并網的風電總出力斷面限額提升30萬千瓦。

實驗室還針對通遼500千伏科爾沁變電站穩定控制系統改造開展了專題分析，驗證新投運設備在復雜工況下的響應特性，全過程參與裝置策略制定、定值計算等環節，把好穩定控制系統改造技術關。改造實施后，通遼南部電網斷面新能源電量外送能力提升30萬千瓦。

虛實結合開展測試

新型設備過關再“上崗”

新型設備并網穩定性如何？先接入半實物仿真測試平臺“考個試”。

半實物測試就是“虛實結合”，把新能源機組控制器等硬件設備接入半實物仿真測試平臺，讓設備在模擬的電網環境里運行，開展并網性能測試。這樣既避免了設備直接并網的風險，又能精準檢測設備的性能。“就像給新司機找個模擬駕駛艙，讓他熟悉了路況再上路。”王新宇說。

實驗室以半實物仿真測試平臺為核心，建立了“數字仿真+物理接口”的數模混合測試體系，針對“三道防線”裝置、新能源逆變器、儲能控制器等二次控制設備，模擬電壓跌落、負荷突變、短路故障等極端工況，把控設備入網技術標準，避免不合格設備影響電網安全。依托該平臺，實驗室在新能源結構化建模技術領域走在行業前列，已經開展了光伏設備、直驅風機、雙饋風機、構網型儲能、跟網型儲能、靜止無功補償器等各類設備的半實物仿真測試及控制策略驗證，并與全數字封裝模型做對比，累計發現低短路比耐受能力不足、高低穿特性不一致等問題60余項。

在多種場景中模擬演練

電網更好應對復雜工況

“大電網仿真看的是宏觀穩定，半實物測試測的是設備性能，而動模仿真練的是動態應對。”王新宇說，“動模仿真能還原電網運行中的各種動態場景，比如機組啟停、故障恢復、負荷突變，就像給電網搞體能訓練，使其能更好應對復雜工況。”

新型電力系統特性認知、運行控制及故障防御正逐漸成為動模仿真領域的主要攻關方向。探索100%輸送新能源電力的系統穩定特性、大電網故障防御及黑啟動技術、功率振蕩抑制技術等研究課題，動模仿真可提供模擬驗證方案，彌補傳統仿真手段結果抽象、與實際工況匹配度不足的短板。

實驗室打造了國內先進、東北地區首個聚焦新型電力系統穩定問題的電網穩定動模試驗平臺。該平臺可還原“雙高”電力系統在復雜工況下的動態響應過程，面向未來電網形態開展新型穩定問題專項研究與實證。基于該平臺，實驗室突破了實時在線次同步振蕩風險預警及抑制、分散布置低成本潮流控制設備拓撲及分散子模塊協調控制保護等關鍵技術，研制了低頻振蕩阻尼及分布式潮流控制器等成套裝備。