10月12日，中國電力科學(xué)研究院有限公司新型電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)功能形態(tài)及其技術(shù)演進(jìn)研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)運(yùn)用仿真模擬手段，研究純新能源送出場景下的組網(wǎng)形態(tài)，研究結(jié)果將為該類型組網(wǎng)輸電提供技術(shù)方案。“在這一類型組網(wǎng)中，新能源電力占比達(dá)到100%。傳統(tǒng)的特高壓直流、長距離交流等輸電方式，難以滿足組網(wǎng)中的新能源電力輸送要求。我們在此次仿真模擬中綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等因素，創(chuàng)新改進(jìn)傳統(tǒng)的輸電方式。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員賀海磊說。
今年，中國電科院發(fā)揮專業(yè)門類齊全、業(yè)務(wù)領(lǐng)域完整的綜合技術(shù)優(yōu)勢，加大支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的力度，履行使命擔(dān)當(dāng)，以新成果、新成效推動(dòng)電力事業(yè)發(fā)展。
中國電科院成立于1951年，至今已滿70年。70年來，我國電力工業(yè)取得了舉世矚目的成就，技術(shù)裝備水平顯著提升，供應(yīng)保障能力顯著增強(qiáng)，電源裝機(jī)（包括新能源裝機(jī)）、電網(wǎng)規(guī)模、發(fā)電量、全社會(huì)用電量實(shí)現(xiàn)跨越。一代又一代科研人員瞄準(zhǔn)電力科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)應(yīng)用研究，實(shí)施重大科技項(xiàng)目，在大電網(wǎng)安全、特高壓輸電、新能源研究領(lǐng)域上，形成一系列自主創(chuàng)新成果，為中國能源電力發(fā)展貢獻(xiàn)智慧力量。
護(hù)航電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行
結(jié)合不同階段我國電網(wǎng)的基本特征，圍繞仿真計(jì)算軟件工具、串補(bǔ)裝置關(guān)鍵技術(shù)等展開科研攻關(guān)，提升電網(wǎng)運(yùn)行可靠性
9月27日一早，中國電科院電力系統(tǒng)研究所工程師楊紅英打開了互聯(lián)大電網(wǎng)在線綜合動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定智能評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用8秒時(shí)間仿真完成萬級電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)10秒的物理過程，實(shí)時(shí)分析電網(wǎng)安全穩(wěn)定狀態(tài)。
我國電網(wǎng)交直流互聯(lián)特征明顯，運(yùn)行狀態(tài)和安全穩(wěn)定性變化速度較快，需要調(diào)度人員實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)研究所研發(fā)的互聯(lián)大電網(wǎng)在線綜合動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定智能評估系統(tǒng)，可從數(shù)據(jù)和模型兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的高精度仿真，為調(diào)度人員決策提供參考依據(jù)。
如何保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，是電力科研人員多年來持續(xù)深入鉆研的課題。
20世紀(jì)70年代到90年代，我國電網(wǎng)向超高壓跨省互聯(lián)升級，電力電子開關(guān)的輸電設(shè)備開始在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)運(yùn)行面臨大量新問題，需要更為先進(jìn)和精準(zhǔn)的仿真計(jì)算軟件工具。中國電科院先后自主研發(fā)了電力系統(tǒng)分析綜合程序、電磁暫態(tài)與電力電子仿真軟件，有力支撐了我國跨省互聯(lián)重大輸電工程建設(shè)。
串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)是提高電網(wǎng)輸送能力及安全可靠運(yùn)行的重大關(guān)鍵技術(shù)。21世紀(jì)初期，中國電科院在串補(bǔ)裝置關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域開展科研攻關(guān)，保障電網(wǎng)輸送能力安全可靠提升。2004年，該院自主創(chuàng)新研發(fā)的第一套國產(chǎn)化可控串補(bǔ)裝置——甘肅成碧220千伏可控串補(bǔ)裝置順利投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化串補(bǔ)“零的突破”，推動(dòng)我國成為世界第四個(gè)掌握串補(bǔ)及可控串補(bǔ)核心技術(shù)并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國家。2007年，該院成功研制世界上首套采用混合復(fù)用方式的固定和可控混合串補(bǔ)裝置，抑制次同步振蕩現(xiàn)象，解決了電力系統(tǒng)次同步問題。這對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行意義深遠(yuǎn)。
2004年以來，遠(yuǎn)距離大容量輸電、重要負(fù)荷中心大比例受電成為我國電網(wǎng)的基本特征。如何保障關(guān)鍵輸電斷面安全運(yùn)行，提升負(fù)荷中心動(dòng)態(tài)電壓支撐能力，避免大停電情況發(fā)生，對于保障我國能源安全和國家安全極為重要。中國電科院攻克了輸電斷面動(dòng)態(tài)功率分析與控制、受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定評估與控制、多時(shí)間尺度全過程動(dòng)態(tài)仿真三大難題，有力支撐大電網(wǎng)安全防御的“三道防線”。
2012年以來，我國加大對清潔能源發(fā)電的支持力度。配電網(wǎng)從被動(dòng)配電網(wǎng)向主動(dòng)配電網(wǎng)過渡。為了在配電網(wǎng)運(yùn)行層面給分布式電源提供適宜的發(fā)展環(huán)境，同時(shí)充分利用這些資源支撐電網(wǎng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，中國電科院圍繞主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性提升關(guān)鍵技術(shù)展開攻關(guān)，歷時(shí)4年研制出綜合配電單元、有源快速切換控制裝置和主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)，顯著提升了主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。
推進(jìn)輸電技術(shù)升級創(chuàng)新
在輸電技術(shù)領(lǐng)域，不斷摸索前進(jìn)，立足于推動(dòng)我國特高壓輸電技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步，攻克了一系列世界級重大難題，形成了完整的特高壓交直流輸電技術(shù)體系
10月10日，中國電科院換流變壓器研制團(tuán)隊(duì)開展±1100千伏特高壓換流變壓器應(yīng)用絕緣材料局部放電抽檢測試工作。±1100千伏特高壓換流變壓器是該團(tuán)隊(duì)牽頭研制的又一新裝備，旨在進(jìn)一步提升我國特高壓輸電裝備的自主可靠性。
在輸電技術(shù)領(lǐng)域，從高壓到超高壓，中國電科院曾沿著“引進(jìn)-消化-吸收-再創(chuàng)新”的路徑摸索前進(jìn)。從我國第一個(gè)330千伏輸變電工程到第一個(gè)500千伏輸變電工程，再到第一個(gè)±500千伏直流輸電工程等一系列重大工程，中國電科院解決了大量電網(wǎng)建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)中的難題，完成電力系統(tǒng)穩(wěn)定、控制、聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備質(zhì)量跟蹤等重要任務(wù)。其中，在三峽輸變電工程建設(shè)中，該院成功解決了多項(xiàng)技術(shù)難題，研究成果填補(bǔ)了國內(nèi)多項(xiàng)空白。
為了減少城市電網(wǎng)架空配電線路故障，提高供電可靠性，中國電科院圍繞雷擊斷線防護(hù)技術(shù)展開技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的防雷系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品具有重大的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
我國輸電技術(shù)發(fā)展到特高壓等級，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，突破了當(dāng)時(shí)已有的電力工業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)與人才儲(chǔ)備限制，因此，在特高壓領(lǐng)域開展自主創(chuàng)新勢在必行。
2004年，國家電網(wǎng)公司啟動(dòng)特高壓輸電工程關(guān)鍵技術(shù)研究和可行性研究，在電工領(lǐng)域包含核心設(shè)備研發(fā)、法定高計(jì)量基準(zhǔn)建立、線路桿塔施工等技術(shù)難題。
中國電科院立足于推動(dòng)我國特高壓輸電技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步，先后攻克了特高壓系統(tǒng)過電壓深度抑制、重污穢外絕緣配置、特高壓大容量設(shè)備多物理場協(xié)調(diào)控制、復(fù)雜多導(dǎo)體系統(tǒng)電磁環(huán)境、強(qiáng)電流試驗(yàn)技術(shù)等一系列世界級重大難題，形成了完整的特高壓交直流輸電技術(shù)體系。“特高壓交流輸電關(guān)鍵技術(shù)、成套設(shè)備及工程應(yīng)用”獲2012年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，“特高壓±800千伏直流輸電工程”獲2017年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。
多年來，中國電科院全面建成國家電網(wǎng)公司“四基地兩中心”，建立健全我國高電壓大電流計(jì)量基準(zhǔn)體系，覆蓋工頻、直流、沖擊等方面；開發(fā)了架空輸電線路三維協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，形成大規(guī)格角鋼塔、高強(qiáng)鋼管塔等同塔多回特高壓線路桿塔成套技術(shù)。該院首創(chuàng)電磁式工頻高電壓比例疊加量值溯源方法，建立了國家工頻高電壓全系列基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置及1000千伏現(xiàn)場一體化校準(zhǔn)系統(tǒng)，為全國各級法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)和各行業(yè)開展高電壓量值溯源提供工作標(biāo)準(zhǔn)。
70年的發(fā)展歷程中，中國電科院不斷優(yōu)化科研管理機(jī)制，并于2016年成為公司首批分紅激勵(lì)試點(diǎn)單位，探索實(shí)施分紅激勵(lì)措施，有效調(diào)動(dòng)科技人才創(chuàng)新積極性。中國電科院已經(jīng)形成了一批以院士為代表的杰出科學(xué)家和各學(xué)科、各領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才、優(yōu)秀青年人才。其中，徐士高、蔡昌年、周孝信、鄭健超、郭劍波等人先后在中國電科院工作期間當(dāng)選院士。該院累計(jì)獲得國家級科技獎(jiǎng)勵(lì)超過百項(xiàng)，包括國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)2項(xiàng)、一等獎(jiǎng)12項(xiàng)，中國專利金獎(jiǎng)5項(xiàng)、銀獎(jiǎng)2項(xiàng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)21項(xiàng)，中國標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)10項(xiàng)、中國標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)組織獎(jiǎng)1項(xiàng)，以及省部級科技獎(jiǎng)勵(lì)1100項(xiàng)。
加快新能源發(fā)展技術(shù)攻關(guān)
持續(xù)開展新能源并網(wǎng)、新型儲(chǔ)能等核心技術(shù)攻關(guān)，全力支撐國家清潔能源轉(zhuǎn)型和新能源行業(yè)快速健康發(fā)展
10月9日9時(shí)，中國電科院新能源功率預(yù)測研究團(tuán)隊(duì)工程師車建峰正在查看該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新能源功率預(yù)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)在國家電網(wǎng)公司國家電力調(diào)度控制中心等20家省級及以上調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)用，延長了短期功率預(yù)測時(shí)長，日前預(yù)測精度達(dá)到90%以上，為促進(jìn)新能源消納與保障電力供應(yīng)提供有力支撐。
新能源具有隨機(jī)性、波動(dòng)性等特性，運(yùn)行不確定性大。中國電科院在20世紀(jì)末就開始從事新能源發(fā)電研究，并在2006年成立新能源研究所，支撐我國可再生能源發(fā)展。
車建峰介紹：“電力系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)平衡系統(tǒng)。大規(guī)模新能源發(fā)電接入電網(wǎng)造成電源側(cè)出力波動(dòng)加大，負(fù)荷側(cè)不確定性增大，電力系統(tǒng)功率平衡壓力增加。”
中國電科院持續(xù)開展新能源電源并網(wǎng)、新型儲(chǔ)能等核心技術(shù)攻關(guān)。在新能源電源并網(wǎng)技術(shù)上，該院建成世界上唯一具備風(fēng)電、光伏發(fā)電與儲(chǔ)能并網(wǎng)研究和實(shí)證功能的張北試驗(yàn)基地，創(chuàng)立了新能源功率預(yù)測技術(shù)體系，攻克了新能源優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行核心技術(shù)，全力支撐國家清潔能源轉(zhuǎn)型和新能源行業(yè)快速健康發(fā)展。
在新型儲(chǔ)能技術(shù)上，中國電科院圍繞大規(guī)模多類型電池儲(chǔ)能電站運(yùn)行控制技術(shù)展開攻關(guān)，于2011年建立了兆瓦級多類型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制平臺(tái)，解決了多類型電池儲(chǔ)能電站運(yùn)行控制難題，促進(jìn)了電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。
在運(yùn)行控制技術(shù)上，中國電科院突破源網(wǎng)荷互動(dòng)運(yùn)行控制等重點(diǎn)技術(shù)，開發(fā)了基于云架構(gòu)的調(diào)度自動(dòng)化平臺(tái)技術(shù)，研發(fā)了新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力市場運(yùn)營全業(yè)務(wù)技術(shù)支撐系統(tǒng)。
目前，新型電力系統(tǒng)建設(shè)正逐步鋪開，新能源發(fā)電將逐步成為電力系統(tǒng)的裝機(jī)主體和電量主體。“從電力行業(yè)現(xiàn)狀看，太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電是技術(shù)經(jīng)濟(jì)最成熟、發(fā)展最快、規(guī)模效應(yīng)最大的新能源發(fā)電類型。我們預(yù)計(jì)，到了2030年新型儲(chǔ)能裝機(jī)總量需要1.5億千瓦，這將進(jìn)一步推動(dòng)電力系統(tǒng)電力電量實(shí)時(shí)平衡相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新。”中國電科院首席技術(shù)專家惠東說。（中國電科院供圖）
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