本刊通訊員 崔靜 胡婷婷

2020年12月22日6時(shí)30分，天已露出微光，國網(wǎng)冀北電科院“風(fēng)光儲(chǔ)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)國家電網(wǎng)有限公司重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”內(nèi)仍然燈火通明。

“團(tuán)隊(duì)已經(jīng)連續(xù)熬了幾個(gè)通宵，但是沒有一個(gè)人‘掉鏈子’”，該院智能電網(wǎng)與新能源所所長劉輝，不無心疼地解釋，“年底越來越近，整個(gè)團(tuán)隊(duì)鉚足了勁兒，一定打好新能源并網(wǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)?！?/p>

2020年是風(fēng)電補(bǔ)貼截止之年，華北和冀北區(qū)域迎來史無前例的風(fēng)電“搶裝潮”，意向并網(wǎng)容量超過1500萬千瓦，是史上年新增并網(wǎng)容量峰值的4倍以上。為了將半實(shí)物測試的海量阻抗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為振蕩評(píng)估結(jié)果，該院新能源專業(yè)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)封閉集中的工作模式。劉輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了所有并網(wǎng)新能源場站常規(guī)涉網(wǎng)性能檢測、風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越、一次調(diào)頻、SVG高/低電壓穿越等試驗(yàn)項(xiàng)目。

過去10年，該團(tuán)隊(duì)相繼攻克新能源無功電壓控制、次同步諧振和高比例新能源電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力不足等難題，提升了冀北電網(wǎng)新能源消納能力，保障了高比例新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為國網(wǎng)冀北電力有限公司建設(shè)雙高電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)樣板間作出了貢獻(xiàn)。

尋找突破口

2020年12月7日，國網(wǎng)蒙東電力有限公司組織召開錫盟送端風(fēng)電場振蕩評(píng)估報(bào)告評(píng)審。冀北電科院出具的16座場站的振蕩評(píng)估報(bào)告全部通過評(píng)審，錫盟風(fēng)電場建模與振蕩評(píng)估工作初戰(zhàn)告捷。

錫盟送端風(fēng)電基地作為世界上單次并網(wǎng)容量最多的新能源匯集系統(tǒng)，面臨較為嚴(yán)重的次/超同步諧振風(fēng)險(xiǎn)。而如何開展風(fēng)電場并網(wǎng)前的振蕩評(píng)估工作，尚無先例。

這支新能源團(tuán)隊(duì)遇到前所未有的瓶頸。實(shí)驗(yàn)室技術(shù)骨干李蘊(yùn)紅對(duì)此深有體會(huì)，錫盟特高壓新能源場站控制器接入平臺(tái)初期，一個(gè)月只能完成一個(gè)風(fēng)機(jī)型號(hào)的檢測，年底的并網(wǎng)評(píng)估任務(wù)根本完不成。

李蘊(yùn)紅回憶，從2020年10月開始，該團(tuán)隊(duì)每周都進(jìn)行一次頭腦風(fēng)暴。“一開始很困難，你得在小場景里做出跟大的仿真環(huán)境一樣的效果來?！焙髞?，這個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源電力系統(tǒng)寬頻振蕩評(píng)估軟件，改變了檢測模式，簡化了仿真環(huán)境，將控制器信號(hào)拆解進(jìn)行單機(jī)校核，接入小仿真系統(tǒng)，功能和問題能夠及時(shí)定位，方便查找改進(jìn)，經(jīng)過倍乘后再接入大系統(tǒng)，大大縮短了迭代周期。

經(jīng)過整改，李蘊(yùn)紅說檢測速度“令人發(fā)指”地提升，兩周即可完成20多個(gè)型號(hào)的檢測。

對(duì)這套檢測方式進(jìn)行提煉后，該團(tuán)隊(duì)形成了風(fēng)電場并網(wǎng)振蕩評(píng)估的“冀北電科院方案”——單個(gè)風(fēng)電場評(píng)估工況高達(dá)233萬種，涵蓋工況更全面；所有阻抗數(shù)據(jù)均來自于真實(shí)設(shè)備，評(píng)估結(jié)果更準(zhǔn)確；所有存在風(fēng)險(xiǎn)場站均給出了解決方案并進(jìn)行了驗(yàn)證，治理措施更可行。

冀北電科院在新能源消納和安全運(yùn)行方面，走在全國前列。

截至2020 年底，該團(tuán)隊(duì)已完成48 座新能源場站的常規(guī)涉網(wǎng)性能檢測，完成5個(gè)型號(hào)風(fēng)電機(jī)組的高電壓穿越抽檢測試，完成8座風(fēng)電場、2座光伏電站并網(wǎng)驗(yàn)收工作，為并網(wǎng)服務(wù)和發(fā)電效益雙提升提供了保障。

穿越無人區(qū)

2020年11月11日，國網(wǎng)冀北電力的一項(xiàng)技術(shù)成果“支撐新能源電力系統(tǒng)的虛擬同步機(jī)關(guān)鍵技術(shù)、裝備及應(yīng)用”榮獲2020年度中國電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

早在2012年，該院新能源團(tuán)隊(duì)就開始著手攻克高比例新能源并網(wǎng)設(shè)備模擬同步機(jī)運(yùn)行的課題。

課題開發(fā)時(shí)，作為項(xiàng)目第一完成人的劉輝內(nèi)心有過顧慮，當(dāng)時(shí)國內(nèi)理論基礎(chǔ)不完善，虛擬同步機(jī)關(guān)鍵控制技術(shù)存在瓶頸，無法適應(yīng)復(fù)雜電網(wǎng)工況，風(fēng)電場站并網(wǎng)存在振蕩風(fēng)險(xiǎn)，在大容量集成的技術(shù)體系和工程應(yīng)用方面還是空白，缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)檢測手段。

然而，我國新能源應(yīng)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在理論前面。2009年開始，冀北地區(qū)新能源大量接入主網(wǎng)；2017年，大容量多類型虛擬同步機(jī)示范工程在張家口投運(yùn)，大容量集成并網(wǎng)技術(shù)亟待突破。

沒有退路，劉輝和他的團(tuán)隊(duì)硬著頭皮登上虛擬同步機(jī)的研發(fā)快車：“直接把你扔到轉(zhuǎn)化應(yīng)用的場景，迫使你加速跟上節(jié)奏，這是最快的成長方式?！?/p>

歷時(shí)8年，不乏陣痛、磨合與試錯(cuò)，劉輝團(tuán)隊(duì)力促“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合攻關(guān)，終于攻克了難題。項(xiàng)目構(gòu)建了電壓源型虛擬同步機(jī)理論體系，突破了虛擬同步機(jī)主動(dòng)支撐關(guān)鍵技術(shù)，自主研制了虛擬同步機(jī)系列成套裝備，攻克了虛擬同步機(jī)集群運(yùn)行技術(shù)。成果已應(yīng)用于國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程以及10 余個(gè)?。▍^(qū)）的多個(gè)新能源電站，并在馬爾代夫、德國、以色列等海外地區(qū)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣，裝機(jī)容量達(dá)2015 兆瓦，整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

和企業(yè)共同奔跑

風(fēng)光儲(chǔ)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)實(shí)驗(yàn)室里，有一面“功勛墻”，墻上展示的是冀北電科院歷屆院長以及該院為國家電力科研事業(yè)做出杰出貢獻(xiàn)的專家。劉輝的照片也在這面墻上。

“我們?cè)敢馓峁┓?wù)，把成果共享給別人，但是別人為什么愿意信任你，為什么要掏真金白銀買單？這就是對(duì)能力的考驗(yàn)?！眲⑤x的語氣中帶有抑制不住的自豪。

這是個(gè)科技成果“接地氣”的過程。2020年，該院新能源市場經(jīng)營開拓取得歷史性突破，簽訂涉網(wǎng)試驗(yàn)和建模合同105份，比上年增長超過4倍。

一次次探索市場、走向市場的過程，無形中把冀北電科院的新能源技術(shù)從內(nèi)部研發(fā)轉(zhuǎn)化為外部創(chuàng)收。

“通過技術(shù)提升在行業(yè)內(nèi)的排名，只是有限的增長，但是如果我們面向市場需求，把技術(shù)拿出來賦能整個(gè)行業(yè)，帶來的將是雙贏的增長。”

從技術(shù)成果來看，冀北電科院正在向科技強(qiáng)企的方向邁進(jìn)。截至目前，該院專利申請(qǐng)數(shù)量達(dá)110項(xiàng)，擁有發(fā)明專利授權(quán)54項(xiàng)，發(fā)表核心及以上論文81篇，編制論著8部，申報(bào)省部級(jí)科技獎(jiǎng)33項(xiàng)，參編發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)17項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)、國網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)。

從錫盟特高壓，到張北柔直，再到張雄特高壓，該團(tuán)隊(duì)成員、博士后鄧曉洋見證了新能源團(tuán)隊(duì)在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的探索。

張北柔直工程是世界首個(gè)±500 千伏柔性直流電網(wǎng)工程，是世界上電壓等級(jí)最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的柔性直流電網(wǎng)工程。鄧曉洋會(huì)偶爾回憶起張北柔直系統(tǒng)調(diào)試和故障測試時(shí)的艱辛：“我們利用電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)，對(duì)柔直系統(tǒng)接入大電網(wǎng)進(jìn)行典型測試和振蕩評(píng)估。當(dāng)時(shí)困難很大，沒有相同電壓等級(jí)的先例，設(shè)備供應(yīng)商沒有測試方案，一切都是自己摸索?！?/p>

用鄧曉洋的話說，他慶幸進(jìn)入冀北電科院智能電網(wǎng)與新能源團(tuán)隊(duì)，跟這么多優(yōu)秀的人一起拼搏，不斷激發(fā)自己的潛力，使命必達(dá)。