筑牢新能源电网的安全屏障

  “我们团队通过加强技术研究，为每一台风电机组把脉问诊，确保风电大规模安全输送，构筑起电网稳定运行的安全屏障。”国网甘肃省电力公司电力科学研究院新能源科技研发团队负责人沈渭程说。多年来，沈渭程带着这支平均年龄32岁的青年团队，驻扎西北戈壁荒滩开展技术攻关，取得了一系列研究成果，有效促进了甘肃新能源消纳能力提升，保障了甘肃新能源电力安全运行。

保障新能源并网安全

  2009年，甘肃酒泉千万千瓦级风电基地建设全面启动。建设初期，人们对风电机组并网性能及并网技术认识不足，加之技术标准体系、建设管理制度不完善，导致并网机组存在安全隐患。

  在这样的背景下，国网甘肃电科院新能源科技研发团队迅速组建，开始投入风电机组低、高压故障穿越现场试验验证工作。团队需要测出电力系统在一定范围内波动时，风电机组是否具备并网运行能力，并对不具备并网运行能力的情况提出改造意见，确保电网安全运行。

  “试验过程中最大的困难是‘等风’。我们要随时关注风速变化，抓住转瞬即逝的机会开展测试。”沈渭程说。然而，在广袤的戈壁，等到的不一定是风。2012年，沈渭程和团队在河西地区做低压穿越试验时，突然遭遇沙尘暴。“荒凉的戈壁滩上，只有风电机组下10平方米的移动式铁皮房可以躲避，我们6个人就一起挤进铁皮房。”沙尘暴过后，每个人身上都是沙土，但试验不等人，风也不等人，沈渭程和团队成员立马重新投入试验。

  沈渭程与团队开展的新能源机组低、高电压穿越性能改造试验，提升了新能源基地输送能力，保障了新能源并网安全，同时促进了新能源行业可持续发展。2018年后，甘肃省内再无风电机组脱网事故发生。

建设新能源风光资源监测网络

  甘肃省风光资源富集，以酒泉为代表的河西地区戈壁面积辽阔、地势平坦，是全国发展新能源基础条件最好的地区之一。据甘肃省电力公司调度中心统计数据，截至2021年年底，河西走廊共有风电装机容量1352万千瓦，光电装机容量961万千瓦。

  如此体量的风光电集群，其运行面临着巨大的挑战：风光电集群周出力波动幅度高达94%，火电调节能力严重不足，交直流送出能力受限，进而导致风光电不能及时送出，出现弃风弃光现象。

  “要缓解风光电波动幅度、调节交直流电力输送，必须有一个可以统筹协调的新能源集群源网协调控制系统，对电厂发电多少、出力大小进行智能化控制，从而实现风光电调度智能化、消纳能力最大化。”在团队中负责新能源场站运行监测网络建设的吕清泉告诉记者。

  “目前，我们建成了包括44座测风塔、18座测光站在内的风光资源实时监测网络与数据支撑平台。”吕清泉说，通过大规模优化风光电资源网络布局，可以准确了解不同时空条件下风光电的发电特性，从而为建设新能源集群源网协调控制系统提供支撑。

  建塔建站需要“寻点”，即根据新能源场站前期布局规划和地理环境特征，找到具有代表性的位置。由于缺少实地监测数据，团队只能在没有路的戈壁滩上借助GPS来寻找合适的建设点。“戈壁滩上没有固定的路，有时候我们会在行车途中被雨水冲刷的深沟挡住，这时候只能徒步前往坐标点。”吕清泉回忆道。

  为了减少风光电短时间快速波动造成的测试误差，团队在反复讨论中建立了风光电预测精确度的量化评估指标，实现精细化电力功率控制。有了数据支撑和评估指标，新能源集群源网协调控制系统就有了基础。此外，在常规控制基础上，团队还制定了“常规控制+补救策略”的两级控制机制，根据反馈信息有效弥补风光电集群控制系统可靠性难以保证的缺陷。

  历经9年科研攻关，该团队实现了甘肃千万千瓦级风光电集群资源可发电量的精准评估，建成千万千瓦级风光电集群源网协调控制系统，填补了国际千万千瓦级风光电集群源网协调控制技术的空白。

提升新能源电网承载能力

  2021年，甘肃省新能源发电量突破400亿千瓦时，减排二氧化碳约4000万吨，这是甘肃电力立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展，推动实现“双碳”目标在甘肃落地交出的历史答卷。

  “‘十四五’以来，甘肃省对于新能源行业的发展提出了更高的要求，我们团队下一步研究的主要方向是新能源仿真与主动支撑技术。”沈渭程介绍，在新能源占高比例的电力系统中，主动支撑技术可以有效提高新能源消纳水平，缓解电网调峰、调频、电压支撑压力；可以促进新能源发电并网从“被动适应”向“主动支撑和自主运行”转变，实现新能源与电网的友好互动，提升电网承载能力。

  张旭军今年29岁，是团队中年龄最小的成员，主要负责电网安全稳定分析。“仿真手段主要是通过仿真计算软件模拟电网实际故障，观测电网电压、频率、功角等是否稳定，从而发现电网运行的薄弱点。”张旭军说。

  “随着新能源行业的快速发展，电网电源结构发生深刻变化，传统的仿真技术出现仿不了、仿不准、仿不快的问题。”张旭军说，对于新能源仿真技术来说，技术创新没有尽头。只有不断在提高精度、扩大规模、应用实用的路上探索追求，才能提升新能源机组仿真认识，从而保障电网安全稳定运行。

  张旭军还记得，刚入职两周时，他就接到了去西北分部工作的任务。从来没有使用过计算软件的他心情忐忑，却很快在团队前辈的指导下打消了顾虑：“我们几乎每天一起工作12至14个小时，前辈手把手教我每一步操作过程和分析流程，帮助我熟练掌握了仿真计算软件工具。”

  “主动支撑技术目前处于前期研究阶段，我们团队正积极和国内相关机构联合开展研究。”沈渭程说，“尽管还有许多难题亟待攻克，但我相信我们是有朝气、敢攻坚、能拼搏、善行动的团队，一定会在新能源技术攻坚的路上走得更远。”

  （本报记者 王冰雅 宋喜群 本报通讯员 魏子航）