光明日報記者 王冰雅 宋喜群 光明日報通訊員 魏子航

　　“我們團隊通過(guò)加強技術(shù)研究，為每一臺風(fēng)電機組把脈問(wèn)診，確保風(fēng)電大規模安全輸送，構筑起電網(wǎng)穩定運行的安全屏障。”國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院新能源科技研發(fā)團隊負責人沈渭程說(shuō)。多年來(lái)，沈渭程帶著(zhù)這支平均年齡32歲的青年團隊，駐扎西北戈壁荒灘開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，取得了一系列研究成果，有效促進(jìn)了甘肅新能源消納能力提升，保障了甘肅新能源電力安全運行。

　　保障新能源并網(wǎng)安全

　　2009年，甘肅酒泉千萬(wàn)千瓦級風(fēng)電基地建設全面啟動(dòng)。建設初期，人們對風(fēng)電機組并網(wǎng)性能及并網(wǎng)技術(shù)認識不足，加之技術(shù)標準體系、建設管理制度不完善，導致并網(wǎng)機組存在安全隱患。

　　在這樣的背景下，國網(wǎng)甘肅電科院新能源科技研發(fā)團隊迅速組建，開(kāi)始投入風(fēng)電機組低、高壓故障穿越現場(chǎng)試驗驗證工作。團隊需要測出電力系統在一定范圍內波動(dòng)時(shí)，風(fēng)電機組是否具備并網(wǎng)運行能力，并對不具備并網(wǎng)運行能力的情況提出改造意見(jiàn)，確保電網(wǎng)安全運行。

　　“試驗過(guò)程中最大的困難是‘等風(fēng)’。我們要隨時(shí)關(guān)注風(fēng)速變化，抓住轉瞬即逝的機會(huì )開(kāi)展測試。”沈渭程說(shuō)。然而，在廣袤的戈壁，等到的不一定是風(fēng)。2012年，沈渭程和團隊在河西地區做低壓穿越試驗時(shí)，突然遭遇沙塵暴。“荒涼的戈壁灘上，只有風(fēng)電機組下10平方米的移動(dòng)式鐵皮房可以躲避，我們6個(gè)人就一起擠進(jìn)鐵皮房。”沙塵暴過(guò)后，每個(gè)人身上都是沙土，但試驗不等人，風(fēng)也不等人，沈渭程和團隊成員立馬重新投入試驗。

　　沈渭程與團隊開(kāi)展的新能源機組低、高電壓穿越性能改造試驗，提升了新能源基地輸送能力，保障了新能源并網(wǎng)安全，同時(shí)促進(jìn)了新能源行業(yè)可持續發(fā)展。2018年后，甘肅省內再無(wú)風(fēng)電機組脫網(wǎng)事故發(fā)生。

　　建設新能源風(fēng)光資源監測網(wǎng)絡(luò )

　　甘肅省風(fēng)光資源富集，以酒泉為代表的河西地區戈壁面積遼闊、地勢平坦，是全國發(fā)展新能源基礎條件最好的地區之一。據甘肅省電力公司調度中心統計數據，截至2021年年底，河西走廊共有風(fēng)電裝機容量1352萬(wàn)千瓦，光電裝機容量961萬(wàn)千瓦。

　　如此體量的風(fēng)光電集群，其運行面臨著(zhù)巨大的挑戰：風(fēng)光電集群周出力波動(dòng)幅度高達94%，火電調節能力嚴重不足，交直流送出能力受限，進(jìn)而導致風(fēng)光電不能及時(shí)送出，出現棄風(fēng)棄光現象。

　　“要緩解風(fēng)光電波動(dòng)幅度、調節交直流電力輸送，必須有一個(gè)可以統籌協(xié)調的新能源集群源網(wǎng)協(xié)調控制系統，對電廠(chǎng)發(fā)電多少、出力大小進(jìn)行智能化控制，從而實(shí)現風(fēng)光電調度智能化、消納能力最大化。”在團隊中負責新能源場(chǎng)站運行監測網(wǎng)絡(luò )建設的呂清泉告訴記者。

　　“目前，我們建成了包括44座測風(fēng)塔、18座測光站在內的風(fēng)光資源實(shí)時(shí)監測網(wǎng)絡(luò )與數據支撐平臺。”呂清泉說(shuō)，通過(guò)大規模優(yōu)化風(fēng)光電資源網(wǎng)絡(luò )布局，可以準確了解不同時(shí)空條件下風(fēng)光電的發(fā)電特性，從而為建設新能源集群源網(wǎng)協(xié)調控制系統提供支撐。

　　建塔建站需要“尋點(diǎn)”，即根據新能源場(chǎng)站前期布局規劃和地理環(huán)境特征，找到具有代表性的位置。由于缺少實(shí)地監測數據，團隊只能在沒(méi)有路的戈壁灘上借助GPS來(lái)尋找合適的建設點(diǎn)。“戈壁灘上沒(méi)有固定的路，有時(shí)候我們會(huì )在行車(chē)途中被雨水沖刷的深溝擋住，這時(shí)候只能徒步前往坐標點(diǎn)。”呂清泉回憶道。

　　為了減少風(fēng)光電短時(shí)間快速波動(dòng)造成的測試誤差，團隊在反復討論中建立了風(fēng)光電預測精確度的量化評估指標，實(shí)現精細化電力功率控制。有了數據支撐和評估指標，新能源集群源網(wǎng)協(xié)調控制系統就有了基礎。此外，在常規控制基礎上，團隊還制定了“常規控制+補救策略”的兩級控制機制，根據反饋信息有效彌補風(fēng)光電集群控制系統可靠性難以保證的缺陷。

　　歷經(jīng)9年科研攻關(guān)，該團隊實(shí)現了甘肅千萬(wàn)千瓦級風(fēng)光電集群資源可發(fā)電量的精準評估，建成千萬(wàn)千瓦級風(fēng)光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制系統，填補了國際千萬(wàn)千瓦級風(fēng)光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制技術(shù)的空白。

　　提升新能源電網(wǎng)承載能力

　　2021年，甘肅省新能源發(fā)電量突破400億千瓦時(shí)，減排二氧化碳約4000萬(wàn)噸，這是甘肅電力立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構建新發(fā)展格局、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展，推動(dòng)實(shí)現“雙碳”目標在甘肅落地交出的歷史答卷。

　　“‘十四五’以來(lái)，甘肅省對于新能源行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，我們團隊下一步研究的主要方向是新能源仿真與主動(dòng)支撐技術(shù)。”沈渭程介紹，在新能源占高比例的電力系統中，主動(dòng)支撐技術(shù)可以有效提高新能源消納水平，緩解電網(wǎng)調峰、調頻、電壓支撐壓力；可以促進(jìn)新能源發(fā)電并網(wǎng)從“被動(dòng)適應”向“主動(dòng)支撐和自主運行”轉變，實(shí)現新能源與電網(wǎng)的友好互動(dòng)，提升電網(wǎng)承載能力。

　　張旭軍今年29歲，是團隊中年齡最小的成員，主要負責電網(wǎng)安全穩定分析。“仿真手段主要是通過(guò)仿真計算軟件模擬電網(wǎng)實(shí)際故障，觀(guān)測電網(wǎng)電壓、頻率、功角等是否穩定，從而發(fā)現電網(wǎng)運行的薄弱點(diǎn)。”張旭軍說(shuō)。

　　“隨著(zhù)新能源行業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)電源結構發(fā)生深刻變化，傳統的仿真技術(shù)出現仿不了、仿不準、仿不快的問(wèn)題。”張旭軍說(shuō)，對于新能源仿真技術(shù)來(lái)說(shuō)，技術(shù)創(chuàng )新沒(méi)有盡頭。只有不斷在提高精度、擴大規模、應用實(shí)用的路上探索追求，才能提升新能源機組仿真認識，從而保障電網(wǎng)安全穩定運行。

　　張旭軍還記得，剛入職兩周時(shí)，他就接到了去西北分部工作的任務(wù)。從來(lái)沒(méi)有使用過(guò)計算軟件的他心情忐忑，卻很快在團隊前輩的指導下打消了顧慮：“我們幾乎每天一起工作12至14個(gè)小時(shí)，前輩手把手教我每一步操作過(guò)程和分析流程，幫助我熟練掌握了仿真計算軟件工具。”

　　“主動(dòng)支撐技術(shù)目前處于前期研究階段，我們團隊正積極和國內相關(guān)機構聯(lián)合開(kāi)展研究。”沈渭程說(shuō)，“盡管還有許多難題亟待攻克，但我相信我們是有朝氣、敢攻堅、能拼搏、善行動(dòng)的團隊，一定會(huì )在新能源技術(shù)攻堅的路上走得更遠。”