国网蒙东电科院仿真实验室破解高比例新能源接入难题

内蒙古风光资源富集，风能资源技术可开发量约占全国的57%，太阳能资源技术可开发量约占全国的21%。高比例新能源接入电网后，电力系统面临系统惯量降低、调频能力下降、无功支撑不足等挑战。国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院新型电力系统全过程仿真实验室依托仿真分析技术，为当地大电网安全稳定运行提供技术支持。

实验室建有大电网全电磁仿真平台、半实物仿真测试平台及电网稳定动模试验平台等研究平台，围绕国家电网有限公司科技项目和内蒙古自治区科技项目，开展含高比例新能源电网安全稳定运行、控制策略优化及构网型技术等研究，助力加快建设新型电力系统。

有了“数字大脑”

运行风险提前算

“如果把电网比作交通网，那么大电网全电磁仿真平台就是指挥这个交通网的‘数字大脑’。”实验室主任王新宇介绍。实验室配备了内蒙古地区规模最大的大电网全电磁仿真平台，能1∶1还原内蒙古东部地区全域电网，精准呈现各个电压等级网架结构，还能计算新能源电量外送能力与各类负荷变化，助力保障电网安全稳定运行。

赤峰市新能源发电装机较多，但当地电网存在断面限制，影响新能源电量消纳。2023年，在国网蒙东电力调度控制中心的统筹下，实验室牵头组织赤峰供电公司、东北电力设计院等单位依托大电网全电磁仿真平台，模拟不同风电出力水平、故障场景下的电网运行状态，先后完成多种运行方式下的电网安全稳定校核、策略验证、稳定控制系统试运行等工作，保障500千伏青山变电站B套稳定控制系统投运，助力赤峰地区以220千伏电压等级并网的风电总出力断面限额提升30万千瓦。

实验室还针对通辽500千伏科尔沁变电站稳定控制系统改造开展了专题分析，验证新投运设备在复杂工况下的响应特性，全过程参与装置策略制定、定值计算等环节，把好稳定控制系统改造技术关。改造实施后，通辽南部电网断面新能源电量外送能力提升30万千瓦。

虚实结合开展测试

新型设备过关再“上岗”

新型设备并网稳定性如何？先接入半实物仿真测试平台“考个试”。

半实物测试就是“虚实结合”，把新能源机组控制器等硬件设备接入半实物仿真测试平台，让设备在模拟的电网环境里运行，开展并网性能测试。这样既避免了设备直接并网的风险，又能精准检测设备的性能。“就像给新司机找个模拟驾驶舱，让他熟悉了路况再上路。”王新宇说。

实验室以半实物仿真测试平台为核心，建立了“数字仿真+物理接口”的数模混合测试体系，针对“三道防线”装置、新能源逆变器、储能控制器等二次控制设备，模拟电压跌落、负荷突变、短路故障等极端工况，把控设备入网技术标准，避免不合格设备影响电网安全。依托该平台，实验室在新能源结构化建模技术领域走在行业前列，已经开展了光伏设备、直驱风机、双馈风机、构网型储能、跟网型储能、静止无功补偿器等各类设备的半实物仿真测试及控制策略验证，并与全数字封装模型做对比，累计发现低短路比耐受能力不足、高低穿特性不一致等问题60余项。

在多种场景中模拟演练

电网更好应对复杂工况

“大电网仿真看的是宏观稳定，半实物测试测的是设备性能，而动模仿真练的是动态应对。”王新宇说，“动模仿真能还原电网运行中的各种动态场景，比如机组启停、故障恢复、负荷突变，就像给电网搞体能训练，使其能更好应对复杂工况。”

新型电力系统特性认知、运行控制及故障防御正逐渐成为动模仿真领域的主要攻关方向。探索100%输送新能源电力的系统稳定特性、大电网故障防御及黑启动技术、功率振荡抑制技术等研究课题，动模仿真可提供模拟验证方案，弥补传统仿真手段结果抽象、与实际工况匹配度不足的短板。

实验室打造了国内先进、东北地区首个聚焦新型电力系统稳定问题的电网稳定动模试验平台。该平台可还原“双高”电力系统在复杂工况下的动态响应过程，面向未来电网形态开展新型稳定问题专项研究与实证。基于该平台，实验室突破了实时在线次同步振荡风险预警及抑制、分散布置低成本潮流控制设备拓扑及分散子模块协调控制保护等关键技术，研制了低频振荡阻尼及分布式潮流控制器等成套装备。