走進國網(wǎng)陜西電科院的仿真實驗室，大屏幕上跳動著密密麻麻的數(shù)據(jù)曲線，技術(shù)人員正緊盯屏幕，為千里之外的新能源基地進行一場特殊的“體檢”。

這里，是電網(wǎng)的“超強大腦”——多場景下新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲性能優(yōu)化實驗室。成立于2023年1月的它，雖然年輕，卻已肩負起為陜西電網(wǎng)安全運行保駕護航的重任。

國內(nèi)首次全功率風電機組結(jié)構(gòu)化建模寬頻阻抗現(xiàn)場實測

電力系統(tǒng)建模及安全穩(wěn)定提升：讓仿真“看透”電網(wǎng)特性

陜西，西北能源樞紐，新能源裝機占比已突破56%。隨著陜北“沙戈荒”風光基地加速開發(fā)，陜武、陜皖等多條特高壓直流工程陸續(xù)投運，電網(wǎng)正經(jīng)歷深刻嬗變。但問題隨之而來：新能源“看天吃飯”，風一吹、光一照就發(fā)電，可它的“脾氣”電網(wǎng)還沒完全摸透。

傳統(tǒng)仿真技術(shù)像“慢鏡頭”，難以準確捕捉新能源設(shè)備的快速響應(yīng)。實驗室從建模源頭破題，構(gòu)建起涵蓋雙饋/直驅(qū)風機、光伏、儲能、直流系統(tǒng)的精細化電磁暫態(tài)模型庫——相當于給每一臺設(shè)備建立數(shù)字“孿生兄弟”。

2023年起，實驗室聯(lián)合中國電科院承擔國調(diào)中心重點任務(wù)，在西北率先完成十余種型號風機的結(jié)構(gòu)化建模，并首次開展1Hz至1000Hz寬頻阻抗現(xiàn)場實測。面對海量參數(shù)錄入繁瑣、測試效率低的痛點，團隊自主研發(fā)AI輔助建模工具，將小擾動測試耗時從天級降至5分鐘內(nèi)，效率提升50%以上。

實驗室還深度參與陜武、陜皖直流等20余項國家級、網(wǎng)省級重大工程的系統(tǒng)計算與啟動調(diào)試方案制定，完成了陜北6座火電廠次同步振蕩風險評估、5座750千伏火電廠和東陽抽蓄電站啟動計算及方案編制、歷年陜西電網(wǎng)黑啟動計算、漢江全流域5座水電廠黑啟動計算及現(xiàn)場試驗驗證等工作。針對現(xiàn)階段電網(wǎng)對于寬頻帶、高幅值的寬頻電壓存在“感知盲區(qū)”的問題，團隊研制了國內(nèi)首臺基于電容電流原理的CVT電壓數(shù)字接口裝置，解決了國際范圍內(nèi)應(yīng)用CVT進行諧波電壓準確測量的難題，已取得國家高電壓計量站校準證書，上架省級電商平臺推廣應(yīng)用。

全電磁仿真區(qū)

網(wǎng)源協(xié)調(diào)及新能源性能優(yōu)化：讓新能源“懂規(guī)矩、能支撐”

新能源不僅要“發(fā)得出”，更要“穩(wěn)得住”。陜武直流投運初期，近區(qū)新能源機組性能參差不齊，外送能力受限。實驗室主動出擊，支撐陜西省調(diào)制定全閉環(huán)管理方案與技術(shù)方案，推動陜北200多座新能源場站完成涉網(wǎng)性能改造。效果立竿見影：陜武直流外送功率從400萬千瓦提升至600萬千瓦，陜北交流外送通道能力增加156萬千瓦，新能源出力受限由15%降至5%以下。

2022年，實驗室在榆林劉千河風電場完成國內(nèi)首臺風電機組暫態(tài)電壓優(yōu)化控制技術(shù)的示范應(yīng)用。這意味著，風電機組在弱電網(wǎng)下也能“主動作為”，不再是單純的“跟著跑”。

針對關(guān)中地區(qū)電源“空心化”難題，團隊超前提出構(gòu)網(wǎng)型SVG接入方案，并通過半實物仿真驗證了其有效性。在儲能領(lǐng)域，完成陜西首次儲能系統(tǒng)涉網(wǎng)性能現(xiàn)場測試、西北首次構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器半實物測試，為新技術(shù)落地積累了第一手數(shù)據(jù)。

2024年，實驗室申報的“電壓強度提升與構(gòu)網(wǎng)型功率發(fā)生器科技示范工程”入選國網(wǎng)第二批原創(chuàng)技術(shù)策源地示范工程，將在方河新能源站建設(shè)30MVA構(gòu)網(wǎng)型功率發(fā)生器，項目建成后，預(yù)計年增發(fā)電量超8000萬度，經(jīng)濟效益顯著。

新能源控制器區(qū)

新型電力系統(tǒng)繼電保護與安全防御：讓保護“看得準、動得快”

新能源故障電流弱、相位畸變、諧波豐富，傳統(tǒng)保護原理面臨“看不準、動不好、算不清”的困境。實驗室迎難而上，從故障機理、保護原理、整定計算三個層面系統(tǒng)攻關(guān)。他們搭建了面向新型電力系統(tǒng)的故障仿真及保護適應(yīng)性評估平臺，在陜武直流近區(qū)，集成精細化新能源設(shè)備模型，精準復(fù)現(xiàn)復(fù)雜故障場景，為關(guān)鍵區(qū)域電網(wǎng)加裝“定制護欄”。

更大的創(chuàng)新在于原理突破。實驗室聯(lián)合西安交通大學(xué)，國內(nèi)首創(chuàng)“控制與保護協(xié)同”的主動探測式保護原理——在疑似故障時主動注入特征信號，像醫(yī)生做“B超”一樣精準定位故障?；诖耍瑘F隊研發(fā)出不依賴對端信息的單端量故障定位算法，測距精度達98.4%，樣機預(yù)計2026年在陜西試點應(yīng)用。

為解決海量新能源場站定值計算難題，團隊自主研發(fā)了繼電保護智能整定計算體系。其中，定值智能校核系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動識別、定值自動整定、審核自動完成，單站校核時間由2-3天縮短至分鐘級，人工干預(yù)減少70%。這套系統(tǒng)已在延安供電公司率先應(yīng)用，完成轄區(qū)內(nèi)23座新能源場站的精準整定計算，誤差控制在5%以內(nèi)，現(xiàn)正更大范圍推廣。

目前，實驗室正牽頭國網(wǎng)項目“特高壓直流輸電系統(tǒng)及近區(qū)交流線路高性能保護技術(shù)研究”，研發(fā)不依賴外部同步的超高速交直流保護裝置，構(gòu)建源荷協(xié)同的主動頻率防御體系。

從建模到保護，從仿真到實戰(zhàn)，這個年輕的實驗室正以“硬核”技術(shù)，為特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全運行提供更強支撐，筑牢新型電力系統(tǒng)的安全底座。

采訪結(jié)束時，屏幕上跳動的數(shù)據(jù)曲線依然繁忙。技術(shù)人員說，這就像給電網(wǎng)做“體檢”，早發(fā)現(xiàn)、早治療，才能讓萬家燈火更亮、更穩(wěn)。（劉瑤 趙妍）

責任編輯：安心 審核：楊勇

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