南方电网首批35个新型电力系统示范区全面建成
综合新闻2025-01-03
随着新型电力系统建设步伐加快，如何确保电力系统安全稳定运行备受关注。其中，宽频振荡问题一直属于世界性难题。2024年11月29日，国网宁夏电力有限公司自研课题“宁夏高比例新能源电网低频及次/超同步振荡风险评估与应对策略研究”通过专业评审，标志着该公司具备了电网宽频振荡风险评估及预防控制的技术基础。
自主攻关研究团队开展构网型设备建模与振荡风险评估。 马鑫 摄
新型电力系统的显著特征是新能源在电源结构中占主体。新能源电源大规模并网后，电力系统呈现高度电力电子化特征，电力电子设备之间及其与电网之间的相互作用易引发宽频振荡，会严重威胁电网安全稳定运行。国网宁夏电力构建“宽频振荡三道防线”，防范新型电力系统建设中电网运行的潜在风险，为破解这一世界性难题带来了契机。
坚持问题导向开展科研攻关
2012年，宁夏回族自治区被确定为我国首个新能源综合示范区，近年来新能源发电装机占比持续攀升。据统计，当前宁夏电网新能源发电装机占比已超过54%，“十五五”末期将超过70%，是典型的高比例新能源与直流群送端电力系统。随着“沙戈荒”大型风电光伏基地的开发和并网，宁夏电网电力电子设备数量增长迅猛，电力电子设备之间及其与电网之间的相互作用所引发的宽频振荡风险日益凸显。宽频振荡问题已成为构建新型电力系统亟须攻克的难题之一，存在机理认知难、预防控制难两大核心难点，迫切需要形成有效的风险评估及控制手段。
结合宁夏电网的特点和需求，国网宁夏电力统筹创新资源，加快科技创新自主研发体系建设，开展宽频振荡风险应对研究。2024年8月8日，该公司从国网宁夏电力调度控制中心、宁夏电力科学研究院等单位选拔专业人才，组建了一支自主攻关研究团队。
当年8月15日，“宁夏高比例新能源电网低频及次/超同步振荡风险评估与应对策略研究”自研课题正式立项，直面宽频振荡关键技术挑战，聚焦新型电力系统宽频振荡风险评估及应对措施两大核心难题。自主攻关研究团队依托国家电网有限公司和宁夏回族自治区重点实验室等研究平台，提出能在短时间内完成电网宽频振荡风险评估及应对的技术路线，通过构建大电网全电磁暂态模型和新能源/储能场站实测模型，为宽频振荡风险评估与应对提供坚实的仿真分析数据基础。
当年9月，宁夏电科院完成了宁夏110千伏及以上电网全电磁暂态仿真模型构建，累计完成361.8万千瓦容量新能源/储能的实测建模以及14个场站的宽频振荡阻抗扫描。当年10月29日，自主攻关研究团队在实验室利用仿真手段完成国内首个特高压直流近区“沙戈荒”新能源及多类构网型设备汇集站的宽频振荡风险评估，填补了国内相关领域的技术空白，为行业发展提供了可借鉴的经验。
构建防线抵御电网安全风险
自主攻关研究团队致力于将对宽频振荡的认知转化为实践策略。团队核心成员李旭涛介绍：“经过对新能源发电动态特性建模方法的深入探索，我们提出构建‘宽频振荡三道防线’。这一成果不仅可以在高比例新能源省级电力系统宽频振荡防御中推广应用，也为未来新型电力系统的安全稳定运行提供了可行策略。”
李旭涛介绍，这三道防线依次为：
规划先行，防患未然。在规划或运行阶段，利用仿真或实测手段对目标系统实施宽频振荡风险评估，精准制订合适的控制器参数，并以宽频振荡稳定为导向确定安全运行边界，实时监控并灵活调整新能源发电机组运行方式。
振荡发生，稳定控制。宽频振荡发生后，机侧或网侧的宽频振荡稳定控制装置迅速响应，主动提升系统阻尼，有力保障电网安全稳定运行。团队牵头研发的新能源场站宽频振荡预测、监视和抑制一体化装置已初步实现宽频带自适应振荡抑制功能。
紧急制动，阻止扩散。监测与控制系统在宽频振荡发散失稳或大幅度持续振荡时发挥作用，采取紧急保护/控制措施，阻止宽频振荡的大规模扩散，防止大量机组脱网及设备损坏，避免事故发生。目前，国网宁夏电力调度控制中心已建成并应用次/超同步振荡在线监视预警系统，全力推进宽频振荡监视与分析系统建设，以实现对宽频振荡的快速紧急控制。
研究成果在新能源大基地落地验证
2024年12月11日，在宁夏宁东“沙戈荒”大型风电光伏基地，李旭涛和同事们通过现场试验完成了国内首个特高压直流近区“沙戈荒”新能源及多类构网型设备汇集站的宽频振荡风险评估及验证工作。这意味着这一自主研发课题正式进入应用阶段。
“宽频振荡三道防线”的提出，不仅助力解决“沙戈荒”大型风电光伏基地宽频振荡问题，为提升大型新能源基地运行稳定性及电网送出能力提供了有力支撑，也为更大范围内解决新型电力系统安全稳定运行问题提供了参考方案。同时，这也是国网宁夏电力实施科研单位改革后，聚焦服务主责主业的首个自主研发课题，体现了该公司科研攻关自主性的增强，有力激发了科研创新活力。
目前，国网宁夏电力正汇聚更多的科研资源，支持团队继续深化宽频振荡风险评估研究，稳步建设新型电力系统宽频振荡综合防御体系，在“沙戈荒”大型风电光伏基地及特高压直流近区开展宽频振荡风险评估试点工作，加快研究成果的实际转化与落地应用，为加快构建新型电力系统贡献科研力量。(李莹洁 化汝)
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