建成“真”模型仿准大电网

企业 2024-11-13 18:20 河北

导语：随着新型电力系统建设逐步深入，电力系统安全稳定工作面临新形势新情况新挑战。新能源快速发展背景下，如何开展电网仿真分析，制订故障防御策略？国网河北电力进行尝试探索，对新能源发电场站开展实测建模。

11月7日，在河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室里，一组组仿真机、上位机全速运行，实验人员专注地测算新能源发电设备的各类参数。“目前，我们的新能源发电场站实测建模率已达到了80%，提前近两个月实现了年度目标。”该实验室技术带头人、国网河北电科院电网技术中心副主任王磊说。

确保电力系统安全稳定是保障电力安全的重中之重。随着新型电力系统建设逐步深入，电力系统安全稳定工作面临新形势新情况新挑战。尽快实现新能源发电场站实测模型全覆盖，是电力系统安全稳定这项工作的重要一环。

▌国网河北电科院仿真建模技术攻关团队采集光伏电站模型数据。齐锦涛丨摄

2015年起，河北省南部地区新能源发展驶入快车道，不到十年，河北南网新能源发电装机占比已达54%，出力最大波动接近日平均用电负荷的一半。迅猛发展的新能源带来了电网结构和物理特性的改变，但是新能源发电设备故障机理、影响范围仍不明确。故障防御策略如何制订？提前开展电网仿真分析是有效手段。而要想仿准大电网，首要基础就是建立电力系统各类设备的实测模型。

实测模型是参照原始模型，对原始模型和参数进行实测后得到的实际模型，能反映出电力系统运行场景中设备表现出的真实运行特性。与实际模型相对应的典型模型则停留在理论层面，与设备实际运行特性存在偏差。

“在全部电力系统设备中，常规火力发电机组、电网站线100%使用实测模型。只有新能源发电场站使用的是典型模型，难以真实反映出设备实际特性。”河北电力调度控制中心系统运行处副处长程伦说，要确保大电网安全稳定，必须把新能源发电场站实测建模这最后一块拼图补上。

为了啃下这块硬骨头，国网河北电力于2023年12月成立了仿真建模集中攻关团队，由河北电力调度控制中心负责人和国网河北电科院院长共同担任组长，依托河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室开展攻关。

▌国网河北电科院仿真建模技术攻关团队开展分布式新能源仿真建模研究。齐锦涛丨摄

拿不到关键设备参数和控制逻辑，实测如同“盲人摸象”。集中攻关团队先设计出了逆变器半实物测试平台，又搭建了大功率全实物仿真平台，直接以设备实物参与实际测试，省去参数提取过程，直接捕捉不同场景下的设备实际性能。

模型建立过程数据计算周期长、重复计算多，效率较低。集中攻关团队自主开发了具备数据读取、数据处理、结果可视化等功能的辅助软件。技术人员在辅助软件中录入参数，软件就可以一键计算并自动生成报告，完成原本用时3至5天的计算任务。

集中攻关团队不仅关注集中式新能源发电场站，还试点开展户用分布式光伏发电项目实测建模。

近一年的攻关过程中，集中攻关团队建立的实测模型偏差控制在5%以内，单人单场站建模时间从两个月缩短到两周，实现了“建得全、算得准、算得快”。

实测模型的建立，为更准确的电网仿真分析打下基础。

▌国网河北电科院仿真建模技术攻关团队开展分布式新能源并网半实物仿真建模技术研讨。齐锦涛丨摄

在河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室，应用实测模型开展的一系列仿真计算也在快马加鞭地进行。该实验室仿真分析技术带头人于腾凯用实测模型推演分析，研究电力系统整体特性，开展电网年度运行方式和2至3年电网规划滚动校核等。“用实测模型进行仿真分析，我们对得出的结论更有底气。”于腾凯说。

此外，公司在新能源富集的保定、沧州地区开展电网稳定性专题分析，应用实测模型充分发掘大规模新能源并网带来的深层次电网安全稳定问题，深化新能源集中接入地区的电网规划和年度运行方式稳定分析。

在加快推进新能源实测模型建立应用的同时，公司推进特高压直流工程的实测模型建立。

▌国网河北电科院仿真建模技术攻关团队开展分布式新能源仿真模型测试。齐锦涛丨摄

±800千伏蒙西—京津冀特高压直流工程正在推进，河北南网将从交流电网步入交直流并存的电网，电网安全稳定面临更多新课题、新挑战。“实测建模也将是我们开展特高压直流工程投产前后电网适应性分析和直流输电能力分析的基础。”程伦介绍。

各类实测模型陆续建立，仿真平台也在持续升级。

“今年6月，我们的全数字实时电磁仿真平台顺利建成，特高压直流控制保护仿真平台也在加快建设。面对结构更复杂、形态更多元的电力系统，未来我们将更快更精准地捕捉新能源发电、直流特高压等的特性，守牢大电网安全生命线。”程伦说。

供稿丨融媒体中心庞彦娟

责编丨刘岩审校丨李仁庆

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