11月7日，在河北省能源互聯(lián)網(wǎng)仿真建模與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，一組組仿真機(jī)、上位機(jī)全速運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)人員專注地測算新能源發(fā)電設(shè)備的各類參數(shù)。“目前，我們的新能源發(fā)電場站實(shí)測建模率已達(dá)到了80%，提前近兩個(gè)月實(shí)現(xiàn)了年度目標(biāo)。”該實(shí)驗(yàn)室技術(shù)帶頭人、河北電科院電網(wǎng)技術(shù)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(shè)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(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電場站實(shí)測模型全覆蓋，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定這項(xiàng)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?cè)肟燔嚨?，不到十年，河北南網(wǎng)新能源發(fā)電裝機(jī)占比已達(dá)54%，出力最大波動接近日平均用電負(fù)荷的一半。迅猛發(fā)展的新能源帶來了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和物理特性的改變，但是新能源發(fā)電設(shè)備故障機(jī)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(zhǔn)大電網(wǎng)，首要基礎(chǔ)就是建立電力系統(tǒng)各類設(shè)備的實(shí)測模型。
實(shí)測模型是參照原始模型，對原始模型和參數(shù)進(jìn)行實(shí)測后得到的實(shí)際模型，能反映出電力系統(tǒng)運(yùn)行場景中設(shè)備表現(xiàn)出的真實(shí)運(yùn)行特性。與實(shí)際模型相對應(yīng)的典型模型則停留在理論層面，與設(shè)備實(shí)際運(yùn)行特性存在偏差。
“在全部電力系統(tǒng)設(shè)備中，常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組、電網(wǎng)站線100%使用實(shí)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(shí)反映出設(shè)備實(shí)際特性。”國網(wǎng)河北省電力有限公司調(diào)度控制中心系統(tǒng)運(yùn)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(shí)測建模這最后一塊拼圖補(bǔ)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(guān)團(tuán)隊(duì)，由河北電力調(diào)度控制中心負(fù)責(zé)人和河北電科院院長共同擔(dān)任組長，依托設(shè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展攻關(guān)。
拿不到關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)和控制邏輯，實(shí)測如同“盲人摸象”。集中攻關(guān)團(tuán)隊(duì)先設(shè)計(jì)出了逆變器半實(shí)物測試平臺，又搭建了大功率全實(shí)物仿真平臺，直接以設(shè)備實(shí)物參與實(shí)際測試，省去參數(shù)提取過程，直接捕捉不同場景下的設(shè)備實(shí)際性能。
模型建立過程數(shù)據(jù)計(jì)算周期長、重復(fù)計(jì)算多，效率較低。集中攻關(guān)團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)了具備數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果可視化等功能的輔助軟件。技術(shù)人員在輔助軟件中錄入?yún)?shù)，軟件就可以一鍵計(jì)算并自動生成報(bào)告，完成原本用時(shí)3～5天的計(jì)算任務(wù)。
集中攻關(guān)團(tuán)隊(duì)不僅關(guān)注集中式新能源發(fā)電場站，還試點(diǎn)開展戶用分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目實(shí)測建模。
近一年的攻關(guān)過程中，集中攻關(guān)團(tuán)隊(duì)建立的實(shí)測模型偏差控制在5%以內(nèi)，單人單場站建模時(shí)間從兩個(gè)月縮短到兩周，實(shí)現(xiàn)了“建得全、算得準(zhǔn)、算得快”。
實(shí)測模型的建立，為更準(zhǔn)確的電網(wǎng)仿真分析打下基礎(chǔ)。
在河北省能源互聯(lián)網(wǎng)仿真建模與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用實(shí)測模型開展的一系列仿真計(jì)算也在快馬加鞭地進(jìn)行。該實(shí)驗(yàn)室仿真分析技術(shù)帶頭人于騰凱用實(shí)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(yùn)行方式和2～3年電網(wǎng)規(guī)劃滾動校核等。“用實(shí)測模型進(jìn)行仿真分析，我們對得出的結(jié)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(yīng)用實(shí)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(yùn)行方式穩(wěn)定分析。
在加快推進(jìn)新能源實(shí)測模型建立應(yīng)用的同時(shí)，國網(wǎng)河北電力還推進(jìn)特高壓直流工程的實(shí)測模型建立。
±800千伏蒙西—京津冀特高壓直流工程正在推進(jìn)，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(shí)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(yīng)性分析和直流輸電能力分析的基礎(chǔ)。”程倫介紹。
各類實(shí)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(shí)時(shí)電磁仿真平臺順利建成，特高壓直流控制保護(hù)仿真平臺也在加快建設(shè)。面對結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、形態(tài)更多元的電力系統(tǒng)，未來我們將更快更精準(zhǔn)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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