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冀北电力科学研究院刘辉:用一个个创新成果保障新能源项目并网及安全运行

日期:2021-01-27    来源:国家电网报  作者:崔静 胡婷婷

国际电力网

2021
01/27
11:11
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关键词: 国网冀北电力 新能源场站 智能电网

1月12日7时,天色刚泛出微光,冀北电力科学研究院智能电网与新能源所所长刘辉就开始了一天的工作。他是冀北“双高(高比例清洁能源和高比例电力电子装置)”电力系统研究重点方向带头人。

2020年,国网冀北电力有限公司新能源装机占统调装机比例达到64.5%,全年并网新能源项目64个,装机容量达到694.8万千瓦。刘辉带领国网冀北电力新能源团队承担了所有并网新能源场站常规涉网性能检测、风电机组高电压穿越、一次调频、无功补偿装置(SVG)高/低电压穿越等试验项目,用一个个创新成果保障冀北新能源项目并网及安全运行。

把关并网新能源场站安全

1月16日,国网冀北电力新能源团队技术骨干李蕴红目不转睛地盯着屏幕,没注意同事悄悄地帮她将外卖饭盒放在旁边。她正在查找一个型号的风机的振荡风险点,给刚并网的风电场做最后的安全性能把关。

“有些机组并网后存在宽频带振荡风险,不仅会导致风电设备受损,更会威胁电力系统安全运行。”李蕴红说。目前,新能源团队除开展常规并网场站的建模外,还对在2020年年底前并网的64个场站进行现场验收,以保证并网设备安全和大电网稳定运行。

2020年,华北区域迎来“抢装潮”。并且,新能源场站大多接入锡盟特高压、张北柔直工程、张北—雄安特高压等工程,并网技术要求更高。例如,锡盟特高压送端风电基地作为世界上单次并网容量最多的新能源汇集系统,面临较为严重的次/超同步谐振风险。因此,在常规的新能源电站机电暂态建模基础上,还需开展电磁暂态建模和并网振荡风险评估。

2020年10月,团队开发了具有自主知识产权的新能源电力系统宽频振荡评估软件,将控制器信号拆解进行单机校核,接入小仿真系统,经过倍乘后再接入大系统,缩短了迭代周期。进入12月,团队成员发现部分风电场有振荡风险,不符合并网要求。于是,团队成员24小时不间断开展风电机组性能优化与复测,终于在12月15日通过策略优化避免了所有风电场振荡风险。

啃下关键技术“硬骨头”

国网冀北电力新能源团队的“战场”在位于冀北电科院一层的风光储并网运行技术国家电网公司重点实验室。

1月7日,国网华北分部组织2021年华北电网年度运行方式汇报。冀北电科院支撑开展的锡盟特高压全电磁暂态仿真工作进行了专题汇报,得到专家高度认可。相较传统的机电暂态仿真技术,电磁暂态仿真技术对工况模拟更准确、计算更精确、风险排查更及时。

对于张北—雄安特高压等重点示范工程来说,亟须开展电磁暂态仿真技术应用,以便更精确地分析掌握工程的运行能力。

而大电网电磁暂态仿真技术是行业内公认的“硬骨头”。早在2019年年底,国网冀北电力新能源团队就抽调了核心骨干跨专业组建了锡盟全电磁暂态仿真党员突击队,全力攻坚电磁暂态仿真平台建设。

2020年年初,突如其来的疫情没有打乱党员突击队的工作节奏。成员程雪坤在湖北十堰隔离期间,仍然通过视频会议与其他成员研讨业务。4月份,大电网电磁暂态仿真突击队率先全员复工。9月份,所有机型半实物测试结束。又经过一个多月的战斗,11月初,仿真平台初步成型。但最大的挑战刚刚到来。

电磁暂态计算结果要直接应用于运行方式计算和极限校核,所有风电机组与SVG均采用封装模型。党员突击队成员只能把搭建好的系统一遍遍推倒重来,并采用接力方式保证“人休设备不休”。他们还从一家仿真机研发制造公司借来了3个临时授权,开展多仿真机并联仿真。

党员突击队成员认真分析每条曲线在毫秒级尺度上的变化,深入分析每个现象背后的原因。经过两个月的持续攻关,党员突击队最终完成了锡盟地区36个风电场、锡泰特高压等工程的电磁暂态建模工作,完成了主要运行方式的全电磁暂态仿真。

目前,国网冀北电力新能源团队探索出了可推广、可复制的系统级电磁暂态仿真平台建设方案。团队一方面继续完善锡泰特高压交直流电网电磁暂态仿真平台,一方面推广经验,构建支撑工程建设、生产运行、科技创新的基础性平台,为华北地区新能源并网项目的安全稳定运行提供高质量的技术服务。

运用大数据和人工智能应对挑战

1月20日9时,新能源团队成员王一妹正仔细观察新能源大数据监控屏幕上的各种颜色的曲线,不时记录时间和数据。

新能源装机容量的高速增长对大规模新能源消纳和并网安全运行提出严峻挑战。运用大数据和人工智能手段实现新能源电站及网源协调精细化分析管控迫在眉睫。因此,2019年年初,冀北电科院启动新能源大数据分析平台建设,并于2019年年底初步建成新能源大数据分析与应用中心。

国网冀北电力新能源团队把新能源场站、调控中心、第三方厂家等多源数据接入新能源大数据分析与应用中心,开发了涵盖新能源场站功率预测准确率计算、预测误差解耦评价、预测误差修正优化功能的3项业务应用模块。

目前,新能源团队正在拓展新能源电站、第三方机构接入数据中心规模,协调接入电能质量在线监测系统暂态录波数据,针对不同业务应用模块的差异化需求,提出质量校验与提升方案,初步形成规模效应。另外,团队依托新能源大数据分析与应用中心开展数字孪生技术、新能源消纳提升与电压稳定的储能容量配置计算方法研究,探索新能源大数据分析与应用中心的商业服务模式。


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