以科技创新解决电网技术难题——记全国五一劳动奖状获得单位冀北电力科学研究院

　　5月10日，冀北电力科学研究院智能电网与新能源研究所的两路技术团队成员分别赶赴张家口和润阿拉素风电场、锡盟大唐宝日胡风电场，开展新能源场站涉网检测。“五一”假期期间，他们已经完成冀北地区5座风电场的自动发电控制(AGC)涉网性能检测和锡盟地区7座风电场的电能质量检测工作，为新能源企业提供专业技术服务。

　　自2012年重组改制以来，经过10年时间，冀北电科院实现了“技术服务+工程调试+科技研发”三位一体的跨越式发展，在网源协调、新能源并网、高压输变电、火力发电节能环保等领域形成了独具特色的研究品牌和优势方向，多项成果在生产实际中推广应用。截至目前，该公司共获得国家级科技奖励2项、省部级科技奖励246项，取得国家发明专利授权418项、国家实用新型专利授权399项。

　　在新能源实时仿真领域取得突破

　　3月底，智能电网与新能源研究所风光储并网运行技术实验室完成了张北特高压1000千伏、500千伏、220千伏、110千伏、35千伏电压等级的电磁暂态仿真试验。经检测，各电压等级的全部母线暂态过电压均未超标。至此，张北特高压“五变五线”送出系统电磁暂态仿真与输电能力校核工作完成，为张北特高压送出能力再提升提供可靠支撑。

　　张北特高压工程和张北柔性直流工程投产后，张北新能源基地、丰宁储能基地与北京负荷中心隔空“牵手”，每年可将140亿千瓦时的清洁能源送至京津冀地区，推动资源优势转化为发展优势。

　　2021年10月，康保、尚义变电站扩建工程相继投运，张北特高压500千伏网架由“三变三线”变为“五变五线”，但送出能力没有进一步释放。随着送端8座新能源场站先后并网，张北特高压新能源消纳形势严峻，送出能力再提升的需求迫切。然而，新能源外送给电力系统安全稳定运行带来挑战。随着新能源渗透率不断增加，电力系统动态行为与安全稳定特性更加复杂，暂态过电压与宽频振荡问题日益突出。仿真分析是正确认知电力系统特性、制订针对性调控措施的基础。因此，在新能源并网前建立准确的风电机组电磁暂态模型是新能源外送的必要条件。

　　2021年12月初，智能电网与新能源研究所启动了张北特高压“五变五线”送出系统电磁暂态仿真与输电能力校核工作。此后的两个月，该研究所技术专家精细化调配多核仿真资源，不断提高模型内新能源装机容量，使张北特高压风电机组电磁暂态模型规模增大了近一倍，突破了高计算密度仿真延迟、多仿真机计算负载失衡等关键技术难题，准确评估出在392万千瓦方式下出现不同故障时各电压等级母线的暂态过电压水平。

　　近年来，冀北电科院实现了在新能源实时仿真领域的重大突破，构建了千万千瓦级新能源汇集区全电磁暂态仿真平台。

　　研究燃煤机组深度调峰优化技术

　　4月20日，冀北电科院锅炉、汽机等专业的17名员工开始在天津大港电厂3号机组开展为期一个月的深调峰能力及涉网能力认证试验。试验内容包括深调峰上下限能力测试、下限边际成本测试、机组污染物排放试验、机组24小时连续运行考核试验等。

　　“传统燃煤机组不仅要降低出力、给新能源腾出空间，还要在新能源出力不足的时候及时补充。这就要求火电机组打破仅在额定容量50%～100%范围内变负荷运行的局限性，确保在额定容量50%以下范围内仍能自动变负荷安全稳定运行。”电站技术锅炉研究所员工赵熙说。他是此次试验的项目经理，也是参与2021年京能集团岱海电厂4号机组15%深度调峰试验的专家团队成员之一。

　　在“双碳”背景下，构建新型电力系统对电源侧调节能力提出更高要求，通过灵活性改造燃煤机组实现深度调峰运行是提升电源侧调节能力的优先选择。

　　2014年，冀北电科院联合电网企业、高校、电厂开展燃煤机组深度调峰性能评估及优化关键技术研究，首次实现了燃煤机组50%～20%额定负荷AGC、一次调频等功能，建立了调峰性能评价体系，还提出了重塑锅炉动态燃烧边界的稳燃系统设计方案，突破了火电机组大规模、深度调峰面临的挑战。

　　2017年，冀北电科院在岱海电厂应用该技术成果。2021年，冀北电科院专家团队在岱海电厂4号机组开展燃煤机组15%深度调峰试验并取得成功。同年10月，“燃煤机组深度调峰性能评估及优化关键技术与应用”课题获得2021年度中国电力科学技术奖二等奖。

　　目前，冀北电科院积极推广燃煤机组深度调峰工作，已在多家发电集团多种类型的33台燃煤机组上成功应用燃煤机组深度调峰性能评估及优化关键技术，使这些燃煤机组的调峰能力提升约500万千瓦。

　　建设新能源大数据分析与应用平台

　　“风电场014号风电机组3月份发电性能最优，085号风电机组发电性能最差，需进一步分析085号机组发电性能劣化的原因，减少发电量损失。”4月21日，在智能电网与新能源研究所，大数据分析与应用团队对某风电场3月份的运行数据分析结果进行研讨。他们计划运用大数据手段，为新能源场站最大化发电找到最优解。

　　作为大数据技术应用的重要领域，新能源发电在并网消纳及设备的可靠运行方面面临诸多挑战。为充分挖掘新能源发电数据应用价值，冀北电科院于2019年启动新能源大数据分析与应用平台建设，在融合电网数据、新能源场站数据和第三方气象数据的基础上，开发了新能源发电精益化运维、风光资源评估与气象预警、新能源场站涉网性能分析和区域新能源消纳分析等功能模块。

　　大数据分析与应用团队研发人员王玙说：“新能源大数据分析与应用平台不仅可以基于定制化界面实时监测场站运行情况，而且可以从发电量、发电性能、故障分析、涉网性能等多个角度向场站定期推送运行评价分析报告，并根据海量运行数据发掘场站运行的潜在问题，新能源场站可以根据分析结果进行整改或优化，实现了场站与平台数据交互的良性循环。”

　　冀北地区约有新能源场站300座，新能源发电设备5万台，传统的人工监督模式难以及时准确发现设备缺陷。2021年起，冀北电科院依托新能源大数据分析与应用平台，探索开展了“线上+线下”新能源技术监督服务新模式，线上利用平台数据资源优势精准定位问题缺陷，线下通过与后台专家联动不断优化新能源设备性能，确保新能源设备安全稳定运行。(崔静 李蕴红 杨伟新)