11月7日，在河北省能源互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)仿真分析是有效手段。而要想仿準大電網(wǎng)，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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(jù)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(jù)讀取、數(shù)據(jù)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?yún)?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(nèi)，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(wǎng)仿真分析打下基礎。
在河北省能源互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)年度運行方式和2～3年電網(wǎng)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(wǎng)河北電力還在新能源富集的保定、滄州地區(qū)開展電網(wǎng)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(wǎng)帶來的深層次電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題，深化新能源集中接入地區(qū)的電網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)將從交流電網(wǎng)步入交直流并存的電網(wǎng)，電網(wǎng)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(chǎn)前后電網(wǎng)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(wǎng)安全生命線。”程倫說。(龐彥娟)
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