中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：國(guó)家電網(wǎng)公司2024年四季度工作會(huì)提到，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，是防范大面積停電事故、保障電力安全的重中之重。近日，電網(wǎng)頭條記者就電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行相關(guān)內(nèi)容采訪了中國(guó)電科院電力系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)安寧。
電網(wǎng)頭條：中國(guó)電網(wǎng)是近20年世界上唯一沒發(fā)生過大停電的大電網(wǎng)。從以往的經(jīng)驗(yàn)看，我國(guó)電網(wǎng)的管理體制和技術(shù)進(jìn)步在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定方面發(fā)揮了怎樣的作用？
安寧：我國(guó)電網(wǎng)長(zhǎng)期保持安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵在于堅(jiān)持全網(wǎng)“一盤棋”?；仡櫸覈?guó)電力系統(tǒng)各階段的發(fā)展，每個(gè)電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，都高度重視系統(tǒng)穩(wěn)定工作，以“管電就要管網(wǎng)，管電網(wǎng)穩(wěn)定”為指導(dǎo)思想，以電網(wǎng)穩(wěn)定工作為抓手，有力支撐了我國(guó)電網(wǎng)快速發(fā)展和安全穩(wěn)定運(yùn)行。
我國(guó)電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作的重大意義和作用可以歸納為以下四點(diǎn)：一是電網(wǎng)穩(wěn)定工作保證了我國(guó)電力系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展，二是電網(wǎng)穩(wěn)定工作促進(jìn)了整個(gè)電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序和統(tǒng)籌運(yùn)轉(zhuǎn)，三是電網(wǎng)穩(wěn)定工作保障了我國(guó)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電，四是電網(wǎng)穩(wěn)定工作推動(dòng)了我國(guó)大電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)走向國(guó)際領(lǐng)先。
我國(guó)電網(wǎng)已成為全球并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模最大、電壓等級(jí)最高、資源配置能力最強(qiáng)的電網(wǎng)，是20多年來全球唯一沒有發(fā)生大面積停電的特大型電網(wǎng)。
具體來說，我國(guó)電網(wǎng)的管理體制和技術(shù)進(jìn)步在我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程和工作實(shí)踐中主要發(fā)揮了以下作用：
一是以電網(wǎng)穩(wěn)定工作為核心，秉持系統(tǒng)思維，樹立全網(wǎng)“一盤棋”的思想，形成各級(jí)電網(wǎng)上下協(xié)調(diào)、各個(gè)部門通力合作、網(wǎng)源齊抓共管的局面，共同維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
二是堅(jiān)持以網(wǎng)源協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)的管理模式，抓好以網(wǎng)源協(xié)調(diào)為重點(diǎn)的整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行協(xié)調(diào)，形成服從和服務(wù)于主網(wǎng)安全穩(wěn)定的共識(shí)，從保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度，確定涉及網(wǎng)源協(xié)調(diào)問題的技術(shù)原則，提出對(duì)電源的相關(guān)技術(shù)要求。
三是運(yùn)用以系統(tǒng)認(rèn)知為前提的控制方法，強(qiáng)化認(rèn)知體系建設(shè)，以先進(jìn)仿真技術(shù)為支撐，掌握系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和規(guī)律分析，把握大機(jī)組、大直流、大電網(wǎng)、大負(fù)荷特性，形成科學(xué)、高效的大電網(wǎng)認(rèn)知技術(shù)體系。
四是發(fā)揮統(tǒng)一調(diào)度的體制優(yōu)勢(shì)。統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度是我國(guó)電網(wǎng)長(zhǎng)期保持安全穩(wěn)定運(yùn)行、創(chuàng)造世界特大電網(wǎng)最長(zhǎng)安全紀(jì)錄的體制機(jī)制優(yōu)勢(shì)所在，并隨著跨省區(qū)電網(wǎng)緊密互聯(lián)和耦合程度的加深不斷強(qiáng)化。
電網(wǎng)頭條：隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的深入推進(jìn)，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定面臨哪些新形勢(shì)新情況新挑戰(zhàn)？
安寧：“雙高”特征導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行控制難度呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。能源轉(zhuǎn)型背景下，源網(wǎng)荷發(fā)生深刻變化。我國(guó)新能源裝機(jī)規(guī)模已超11.8億千瓦，西北、華北、東北地區(qū)的新能源裝機(jī)占比超過40%?！叭A”電網(wǎng)電力電子類電源出力占負(fù)荷比例已超過60%；在運(yùn)特高壓直流工程達(dá)到20回，“西電東送”規(guī)模超過3億千瓦；第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電快速增長(zhǎng)，夏季、冬季控溫負(fù)荷占比不斷提高。電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定面臨以下新挑戰(zhàn)：
一是傳統(tǒng)穩(wěn)定問題更加復(fù)雜，新型穩(wěn)定現(xiàn)象不斷涌現(xiàn)。新能源、直流等電力電子設(shè)備導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性增強(qiáng)，電力電子設(shè)備高占比的局部地區(qū)涌現(xiàn)出次同步振蕩、高頻振蕩等新現(xiàn)象。交直流之間、送受端之間、常規(guī)電源與新能源之間交互作用增強(qiáng)，疊加電力電子設(shè)備抗擾動(dòng)能力低等因素，故障引發(fā)連鎖反應(yīng)成為新常態(tài)。
二是系統(tǒng)調(diào)節(jié)和支撐能力出現(xiàn)顯著弱化，電網(wǎng)穩(wěn)定問題更加突出。從以機(jī)械電磁裝備為主的高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)，演進(jìn)為以電力電子裝備為主的低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)，系統(tǒng)一次調(diào)頻能力及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量持續(xù)下降，導(dǎo)致頻率變化加快、波動(dòng)幅度增大、穩(wěn)態(tài)頻率偏差增大，越限風(fēng)險(xiǎn)增加。
三是運(yùn)行方式和故障演變不確定性陡增，故障防御難度大幅增加。系統(tǒng)狀態(tài)不確定性增加，脆弱性元件增多，故障形態(tài)、路徑、特征變得復(fù)雜化，第一道防線配合整定困難，傳統(tǒng)事件觸發(fā)型的第二道防線面臨不確定性、故障連鎖反應(yīng)的考驗(yàn)，第三道防線措施部署需要應(yīng)對(duì)配網(wǎng)有源化的挑戰(zhàn)。
電網(wǎng)頭條：確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要準(zhǔn)確認(rèn)知系統(tǒng)運(yùn)行特性。中國(guó)電科院在此方面做了什么工作？攻克了哪些世界難題？研發(fā)了哪些核心技術(shù)？
安寧：我們搭建了國(guó)產(chǎn)化大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真技術(shù)及平臺(tái)，準(zhǔn)確刻畫“雙高”電力系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)特性。仿真是認(rèn)知和分析電力系統(tǒng)運(yùn)行特性、輸電能力及安全邊界的關(guān)鍵技術(shù)，支撐了電力系統(tǒng)的發(fā)展。隨著電力電子設(shè)備并網(wǎng)比例加大，微秒級(jí)時(shí)間尺度快速響應(yīng)的電力電子設(shè)備逐步主導(dǎo)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程，準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)相量建模方法、毫秒級(jí)/秒級(jí)時(shí)間尺度的傳統(tǒng)仿真技術(shù)無(wú)法完全準(zhǔn)確仿真系統(tǒng)穩(wěn)定特性。
中國(guó)電科院近年來一直致力于攻克新能源高占比大型交直流電力系統(tǒng)仿真技術(shù)及其工程化應(yīng)用，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)需求，主要取得了如下突破：
一是突破大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)建模及高效仿真技術(shù)。基于電力電子設(shè)備單體統(tǒng)一結(jié)構(gòu)模型，提出新能源場(chǎng)站和配電網(wǎng)聚合等值建模方法，解決海量新能源設(shè)備的精確模擬。基于高性能數(shù)值求解算法、并行算法等技術(shù)，解決采用微秒級(jí)小時(shí)間尺度高效仿真十萬(wàn)節(jié)點(diǎn)級(jí)大型電力系統(tǒng)的算法挑戰(zhàn)問題。
二是掌握大型交直流電網(wǎng)數(shù)?；旌戏抡婕夹g(shù)，解決提升實(shí)時(shí)性能、小步長(zhǎng)仿真和大規(guī)模數(shù)模接口等支持接入實(shí)際控保的數(shù)?；旌戏抡婕夹g(shù)難題，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流動(dòng)態(tài)特性的高精度數(shù)模仿真。
三是攻克高效精準(zhǔn)仿真體系及工程化應(yīng)用技術(shù)，整合多種仿真手段，建設(shè)了國(guó)際上仿真規(guī)模最大、計(jì)算能力最強(qiáng)的國(guó)家電網(wǎng)仿真中心。超大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真技術(shù)及平臺(tái)獲評(píng)2023年度央企十大國(guó)之重器之首。
電網(wǎng)頭條：下一步，中國(guó)電科院將如何發(fā)揮基礎(chǔ)研究和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定提供重要支撐？
安寧：以核心技術(shù)攻關(guān)、科研基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全力支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。中國(guó)電科院針對(duì)新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中“雙高”特征不斷凸顯、系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定問題日益嚴(yán)峻等情況，在系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)方面將開展如下研究：
在系統(tǒng)認(rèn)知理論和技術(shù)方面，將進(jìn)一步深化超大規(guī)模電網(wǎng)全電磁暫態(tài)精準(zhǔn)高效仿真建模理論與分析方法的研究。提高仿真模型的精度和求解效率，建成電力電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化模型庫(kù)，構(gòu)造高比例電力電子電力系統(tǒng)特征值分析用復(fù)頻域仿真技術(shù)體系，基于大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)計(jì)算技術(shù)，提出智能高效特征提取及穩(wěn)定分析判別方法。加快推進(jìn)數(shù)模混合仿真平臺(tái)國(guó)產(chǎn)化替代，以國(guó)外同類仿真產(chǎn)品的最新性能為目標(biāo)，結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)實(shí)際生產(chǎn)需求，擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)化數(shù)?；旌戏抡嫫脚_(tái)的規(guī)模和接口能力，讓研發(fā)成果在仿真中心乃至國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用落地，形成“研發(fā)—應(yīng)用—研發(fā)”良性循環(huán)的自主仿真技術(shù)應(yīng)用生態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外仿真產(chǎn)品的替代。
在系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制方面，針對(duì)新型電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度交織、控制策略主導(dǎo)、切換性和離散性顯著等特征，研究建立新型電力系統(tǒng)過渡過程及穩(wěn)定性認(rèn)知、分析的新理論，厘清系統(tǒng)擾動(dòng)后的過渡過程并建立完整的分析理論，明確新型穩(wěn)定形態(tài)，建立科學(xué)的穩(wěn)定分類體系，提出針對(duì)不同穩(wěn)定分類的建模準(zhǔn)則和分析方法。針對(duì)海量動(dòng)態(tài)元件接入“雙高”電力系統(tǒng)的新特性，構(gòu)建廣域的協(xié)調(diào)控制方法，構(gòu)建多級(jí)協(xié)調(diào)的穩(wěn)定控制體系，為開放包容的新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供支撐。
在系統(tǒng)防御方面，研究適用于高比例新能源場(chǎng)景的新原理繼電保護(hù)，建設(shè)完善新型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)平臺(tái)，研究響應(yīng)驅(qū)動(dòng)等不依賴事件驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定控制技術(shù)，解決原有事件驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定控制存在的失配問題。針對(duì)近年來極端天氣、自然災(zāi)害等對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定的影響日益凸顯，研究極端場(chǎng)景對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定及供電能力的影響，突破系統(tǒng)異常狀態(tài)恢復(fù)技術(shù)。
在電力電子設(shè)備主動(dòng)支撐方面，充分發(fā)揮新能源等電力電子設(shè)備控制靈活、可塑性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制模式，實(shí)現(xiàn)新能源、儲(chǔ)能、柔性直流等電力電子設(shè)備具備主動(dòng)支撐的技術(shù)和能力，發(fā)揮對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的支撐作用。
