崔靜 李蘊紅 楊偉新

5月10日，冀北電力科學研究院智能電網(wǎng)與新能源研究所的兩路技術(shù)團隊成員分別趕赴張家口和潤阿拉素風電場、錫盟大唐寶日胡風電場，開展新能源場站涉網(wǎng)檢測?！拔逡弧奔倨谄陂g，他們已經(jīng)完成冀北地區(qū)5座風電場的自動發(fā)電控制（AGC）涉網(wǎng)性能檢測和錫盟地區(qū)7座風電場的電能質(zhì)量檢測工作，為新能源企業(yè)提供專業(yè)技術(shù)服務。

自2012年重組改制以來，經(jīng)過10年時間，冀北電科院實現(xiàn)了“技術(shù)服務+工程調(diào)試+科技研發(fā)”三位一體的跨越式發(fā)展，在網(wǎng)源協(xié)調(diào)、新能源并網(wǎng)、高壓輸變電、火力發(fā)電節(jié)能環(huán)保等領域形成了獨具特色的研究品牌和優(yōu)勢方向，多項成果在生產(chǎn)實際中推廣應用。截至目前，該公司共獲得國家級科技獎勵2項、省部級科技獎勵246項，取得國家發(fā)明專利授權(quán)418項、國家實用新型專利授權(quán)399項。

在新能源實時仿真領域取得突破

3月底，智能電網(wǎng)與新能源研究所風光儲并網(wǎng)運行技術(shù)實驗室完成了張北特高壓1000千伏、500千伏、220千伏、110千伏、35千伏電壓等級的電磁暫態(tài)仿真試驗。經(jīng)檢測，各電壓等級的全部母線暫態(tài)過電壓均未超標。至此，張北特高壓“五變五線”送出系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真與輸電能力校核工作完成，為張北特高壓送出能力再提升提供可靠支撐。

張北特高壓工程和張北柔性直流工程投產(chǎn)后，張北新能源基地、豐寧儲能基地與北京負荷中心隔空“牽手”，每年可將140億千瓦時的清潔能源送至京津冀地區(qū)，推動資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢。

2021年10月，康保、尚義變電站擴建工程相繼投運，張北特高壓500千伏網(wǎng)架由“三變?nèi)€”變?yōu)椤拔遄兾寰€”，但送出能力沒有進一步釋放。隨著送端8座新能源場站先后并網(wǎng)，張北特高壓新能源消納形勢嚴峻，送出能力再提升的需求迫切。然而，新能源外送給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。隨著新能源滲透率不斷增加，電力系統(tǒng)動態(tài)行為與安全穩(wěn)定特性更加復雜，暫態(tài)過電壓與寬頻振蕩問題日益突出。仿真分析是正確認知電力系統(tǒng)特性、制訂針對性調(diào)控措施的基礎。因此，在新能源并網(wǎng)前建立準確的風電機組電磁暫態(tài)模型是新能源外送的必要條件。

2021年12月初，智能電網(wǎng)與新能源研究所啟動了張北特高壓“五變五線”送出系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真與輸電能力校核工作。此后的兩個月，該研究所技術(shù)專家精細化調(diào)配多核仿真資源，不斷提高模型內(nèi)新能源裝機容量，使張北特高壓風電機組電磁暫態(tài)模型規(guī)模擴大了近一倍，突破了高計算密度仿真延遲、多仿真機計算負載失衡等關鍵技術(shù)難題，準確評估出在392萬千瓦方式下出現(xiàn)不同故障時各電壓等級母線的暫態(tài)過電壓水平。

近年來，冀北電科院實現(xiàn)了在新能源實時仿真領域的重大突破，構(gòu)建了千萬千瓦級新能源匯集區(qū)全電磁暫態(tài)仿真平臺。

研究燃煤機組深度調(diào)峰優(yōu)化技術(shù)

4月20日，冀北電科院鍋爐、汽機等專業(yè)的17名員工開始在天津大港電廠3號機組開展為期一個月的深調(diào)峰能力及涉網(wǎng)能力認證試驗。試驗內(nèi)容包括深調(diào)峰上下限能力測試、下限邊際成本測試、機組污染物排放試驗、機組24小時連續(xù)運行考核試驗等。

“傳統(tǒng)燃煤機組不僅要降低出力、給新能源騰出空間，還要在新能源出力不足的時候及時補充。這就要求火電機組打破僅在額定容量50%～100%范圍內(nèi)變負荷運行的局限性，確保在額定容量50%以下范圍內(nèi)仍能自動變負荷安全穩(wěn)定運行?！彪娬炯夹g(shù)鍋爐研究所員工趙熙說。他是此次試驗的項目經(jīng)理，也是參與2021年京能集團岱海電廠4號機組15%深度調(diào)峰試驗的專家團隊成員之一。

在“雙碳”背景下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)對電源側(cè)調(diào)節(jié)能力提出更高要求，通過靈活性改造燃煤機組實現(xiàn)深度調(diào)峰運行是提升電源側(cè)調(diào)節(jié)能力的優(yōu)先選擇。

2014年，冀北電科院聯(lián)合電網(wǎng)企業(yè)、高校、電廠開展燃煤機組深度調(diào)峰性能評估及優(yōu)化關鍵技術(shù)研究，首次實現(xiàn)了燃煤機組50%～20%額定負荷AGC、一次調(diào)頻等功能，建立了調(diào)峰性能評價體系，還提出了重塑鍋爐動態(tài)燃燒邊界的穩(wěn)燃系統(tǒng)設計方案，突破了火電機組大規(guī)模、深度調(diào)峰面臨的挑戰(zhàn)。

2017年，冀北電科院在岱海電廠應用該技術(shù)成果。2021年，冀北電科院專家團隊在岱海電廠4號機組開展燃煤機組15%深度調(diào)峰試驗并取得成功。同年10月，“燃煤機組深度調(diào)峰性能評估及優(yōu)化關鍵技術(shù)與應用”課題獲得2021年度中國電力科學技術(shù)獎二等獎。

目前，冀北電科院積極推廣燃煤機組深度調(diào)峰工作，已在多家發(fā)電集團多種類型的33臺燃煤機組上成功應用燃煤機組深度調(diào)峰性能評估及優(yōu)化關鍵技術(shù)，使這些燃煤機組的調(diào)峰能力提升約500萬千瓦。

建設新能源大數(shù)據(jù)分析與應用平臺

“風電場014號風電機組3月份發(fā)電性能最優(yōu)，085號風電機組發(fā)電性能最差，需進一步分析085號機組發(fā)電性能劣化的原因，減少發(fā)電量損失。”4月21日，在智能電網(wǎng)與新能源研究所，大數(shù)據(jù)分析與應用團隊對某風電場3月份的運行數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行研討。他們計劃運用大數(shù)據(jù)手段，為新能源場站最大化發(fā)電找到最優(yōu)解。

作為大數(shù)據(jù)技術(shù)應用的重要領域，新能源發(fā)電在并網(wǎng)消納及設備的可靠運行方面面臨諸多挑戰(zhàn)。為充分挖掘新能源發(fā)電數(shù)據(jù)應用價值，冀北電科院于2019年啟動新能源大數(shù)據(jù)分析與應用平臺建設，在融合電網(wǎng)數(shù)據(jù)、新能源場站數(shù)據(jù)和第三方氣象數(shù)據(jù)的基礎上，開發(fā)了新能源發(fā)電精益化運維、風光資源評估與氣象預警、新能源場站涉網(wǎng)性能分析和區(qū)域新能源消納分析等功能模塊。

大數(shù)據(jù)分析與應用團隊研發(fā)人員王玙說：“新能源大數(shù)據(jù)分析與應用平臺不僅可以基于定制化界面實時監(jiān)測場站運行情況，而且可以從發(fā)電量、發(fā)電性能、故障分析、涉網(wǎng)性能等多個角度向場站定期推送運行評價分析報告，并根據(jù)海量運行數(shù)據(jù)發(fā)掘場站運行的潛在問題，新能源場站可以根據(jù)分析結(jié)果進行整改或優(yōu)化，實現(xiàn)了場站與平臺數(shù)據(jù)交互的良性循環(huán)?！?/p>

冀北地區(qū)約有新能源場站300座，新能源發(fā)電設備5萬臺，傳統(tǒng)的人工監(jiān)督模式難以及時準確發(fā)現(xiàn)設備缺陷。2021年起，冀北電科院依托新能源大數(shù)據(jù)分析與應用平臺，探索開展了“線上+線下”新能源技術(shù)監(jiān)督服務新模式，線上利用平臺數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢精準定位問題缺陷，線下通過與后臺專家聯(lián)動不斷優(yōu)化新能源設備性能，確保新能源設備安全穩(wěn)定運行。