科技引航 风光前行——记国网冀北电科院智能电网与新能源团队

本刊通讯员 崔静 胡婷婷

2020年12月22日6时30分，天已露出微光，国网冀北电科院“风光储并网运行技术国家电网有限公司重点实验室”内仍然灯火通明。

“团队已经连续熬了几个通宵，但是没有一个人‘掉链子’”，该院智能电网与新能源所所长刘辉，不无心疼地解释，“年底越来越近，整个团队铆足了劲儿，一定打好新能源并网攻坚战。”

2020年是风电补贴截止之年，华北和冀北区域迎来史无前例的风电“抢装潮”，意向并网容量超过1500万千瓦，是史上年新增并网容量峰值的4倍以上。为了将半实物测试的海量阻抗数据转化为振荡评估结果，该院新能源专业团队启动封闭集中的工作模式。刘辉带领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、SVG高/低电压穿越等试验项目。

过去10年，该团队相继攻克新能源无功电压控制、次同步谐振和高比例新能源电网调节能力不足等难题，提升了冀北电网新能源消纳能力，保障了高比例新能源电网安全稳定运行，为国网冀北电力有限公司建设双高电力系统和能源互联网样板间作出了贡献。

寻找突破口

2020年12月7日，国网蒙东电力有限公司组织召开锡盟送端风电场振荡评估报告评审。冀北电科院出具的16座场站的振荡评估报告全部通过评审，锡盟风电场建模与振荡评估工作初战告捷。

锡盟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。而如何开展风电场并网前的振荡评估工作，尚无先例。

这支新能源团队遇到前所未有的瓶颈。实验室技术骨干李蕴红对此深有体会，锡盟特高压新能源场站控制器接入平台初期，一个月只能完成一个风机型号的检测，年底的并网评估任务根本完不成。

李蕴红回忆，从2020年10月开始，该团队每周都进行一次头脑风暴。“一开始很困难，你得在小场景里做出跟大的仿真环境一样的效果来。”后来，这个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，改变了检测模式，简化了仿真环境，将控制器信号拆解进行单机校核，接入小仿真系统，功能和问题能够及时定位，方便查找改进，经过倍乘后再接入大系统，大大缩短了迭代周期。

经过整改，李蕴红说检测速度“令人发指”地提升，两周即可完成20多个型号的检测。

对这套检测方式进行提炼后，该团队形成了风电场并网振荡评估的“冀北电科院方案”——单个风电场评估工况高达233万种，涵盖工况更全面；所有阻抗数据均来自于真实设备，评估结果更准确；所有存在风险场站均给出了解决方案并进行了验证，治理措施更可行。

冀北电科院在新能源消纳和安全运行方面，走在全国前列。

截至2020 年底，该团队已完成48 座新能源场站的常规涉网性能检测，完成5个型号风电机组的高电压穿越抽检测试，完成8座风电场、2座光伏电站并网验收工作，为并网服务和发电效益双提升提供了保障。

穿越无人区

2020年11月11日，国网冀北电力的一项技术成果“支撑新能源电力系统的虚拟同步机关键技术、装备及应用”荣获2020年度中国电力科学技术进步一等奖。

早在2012年，该院新能源团队就开始着手攻克高比例新能源并网设备模拟同步机运行的课题。

课题开发时，作为项目第一完成人的刘辉内心有过顾虑，当时国内理论基础不完善，虚拟同步机关键控制技术存在瓶颈，无法适应复杂电网工况，风电场站并网存在振荡风险，在大容量集成的技术体系和工程应用方面还是空白，缺乏技术标准和试验检测手段。

然而，我国新能源应用却远远走在理论前面。2009年开始，冀北地区新能源大量接入主网；2017年，大容量多类型虚拟同步机示范工程在张家口投运，大容量集成并网技术亟待突破。

没有退路，刘辉和他的团队硬着头皮登上虚拟同步机的研发快车：“直接把你扔到转化应用的场景，迫使你加速跟上节奏，这是最快的成长方式。”

历时8年，不乏阵痛、磨合与试错，刘辉团队力促“产学研用”联合攻关，终于攻克了难题。项目构建了电压源型虚拟同步机理论体系，突破了虚拟同步机主动支撑关键技术，自主研制了虚拟同步机系列成套装备，攻克了虚拟同步机集群运行技术。成果已应用于国家风光储输示范工程以及10 余个省（区）的多个新能源电站，并在马尔代夫、德国、以色列等海外地区配电网实现大规模推广，装机容量达2015 兆瓦，整体技术达到国际领先水平。

和企业共同奔跑

风光储并网运行技术实验室里，有一面“功勋墙”，墙上展示的是冀北电科院历届院长以及该院为国家电力科研事业做出杰出贡献的专家。刘辉的照片也在这面墙上。

“我们愿意提供服务，把成果共享给别人，但是别人为什么愿意信任你，为什么要掏真金白银买单？这就是对能力的考验。”刘辉的语气中带有抑制不住的自豪。

这是个科技成果“接地气”的过程。2020年，该院新能源市场经营开拓取得历史性突破，签订涉网试验和建模合同105份，比上年增长超过4倍。

一次次探索市场、走向市场的过程，无形中把冀北电科院的新能源技术从内部研发转化为外部创收。

“通过技术提升在行业内的排名，只是有限的增长，但是如果我们面向市场需求，把技术拿出来赋能整个行业，带来的将是双赢的增长。”

从技术成果来看，冀北电科院正在向科技强企的方向迈进。截至目前，该院专利申请数量达110项，拥有发明专利授权54项，发表核心及以上论文81篇，编制论著8部，申报省部级科技奖33项，参编发布国家标准3项、行业标准17项、团体标准5项、国网企业标准4项。

从锡盟特高压，到张北柔直，再到张雄特高压，该团队成员、博士后邓晓洋见证了新能源团队在科技创新领域的探索。

张北柔直工程是世界首个±500 千伏柔性直流电网工程，是世界上电压等级最高、结构最复杂的柔性直流电网工程。邓晓洋会偶尔回忆起张北柔直系统调试和故障测试时的艰辛：“我们利用电磁暂态仿真平台，对柔直系统接入大电网进行典型测试和振荡评估。当时困难很大，没有相同电压等级的先例，设备供应商没有测试方案，一切都是自己摸索。”

用邓晓洋的话说，他庆幸进入冀北电科院智能电网与新能源团队，跟这么多优秀的人一起拼搏，不断激发自己的潜力，使命必达。