光明日報記者 王冰雅 宋喜群 光明日報通訊員 魏子航

　　“我們團隊通過加強技術研究，為每一臺風電機組把脈問診，確保風電大規(guī)模安全輸送，構筑起電網(wǎng)穩(wěn)定運行的安全屏障。”國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學研究院新能源科技研發(fā)團隊負責人沈渭程說。多年來，沈渭程帶著這支平均年齡32歲的青年團隊，駐扎西北戈壁荒灘開展技術攻關，取得了一系列研究成果，有效促進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，甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地建設全面啟動。建設初期，人們對風電機組并網(wǎng)性能及并網(wǎng)技術認識不足，加之技術標準體系、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，開始投入風電機組低、高壓故障穿越現(xiàn)場試驗驗證工作。團隊需要測出電力系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)波動時，風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，確保電網(wǎng)安全運行。

　　“試驗過程中最大的困難是‘等風’。我們要隨時關注風速變化，抓住轉瞬即逝的機會開展測試。”沈渭程說。然而，在廣袤的戈壁，等到的不一定是風。2012年，沈渭程和團隊在河西地區(qū)做低壓穿越試驗時，突然遭遇沙塵暴。“荒涼的戈壁灘上，只有風電機組下10平方米的移動式鐵皮房可以躲避，我們6個人就一起擠進鐵皮房。”沙塵暴過后，每個人身上都是沙土，但試驗不等人，風也不等人，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，同時促進了新能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。2018年后，甘肅省內(nèi)再無風電機組脫網(wǎng)事故發(fā)生。

　　建設新能源風光資源監(jiān)測網(wǎng)絡

　　甘肅省風光資源富集，以酒泉為代表的河西地區(qū)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(qū)之一。據(jù)甘肅省電力公司調(diào)度中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2021年年底，河西走廊共有風電裝機容量1352萬千瓦，光電裝機容量961萬千瓦。

　　如此體量的風光電集群，其運行面臨著巨大的挑戰(zhàn)：風光電集群周出力波動幅度高達94%，火電調(diào)節(jié)能力嚴重不足，交直流送出能力受限，進而導致風光電不能及時送出，出現(xiàn)棄風棄光現(xiàn)象。

　　“要緩解風光電波動幅度、調(diào)節(jié)交直流電力輸送，必須有一個可以統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的新能源集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，對電廠發(fā)電多少、出力大小進行智能化控制，從而實現(xiàn)風光電調(diào)度智能化、消納能力最大化。”在團隊中負責新能源場站運行監(jiān)測網(wǎng)絡建設的呂清泉告訴記者。

　　“目前，我們建成了包括44座測風塔、18座測光站在內(nèi)的風光資源實時監(jiān)測網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)支撐平臺。”呂清泉說，通過大規(guī)模優(yōu)化風光電資源網(wǎng)絡布局，可以準確了解不同時空條件下風光電的發(fā)電特性，從而為建設新能源集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供支撐。

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

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

　　歷經(jīng)9年科研攻關，該團隊實現(xiàn)了甘肅千萬千瓦級風光電集群資源可發(fā)電量的精準評估，建成千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，填補了國際千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術的空白。

　　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，減排二氧化碳約4000萬噸，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、推動高質(zhì)量發(fā)展，推動實現(xiàn)“雙碳”目標在甘肅落地交出的歷史答卷。

　　“‘十四五’以來，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支撐技術。”沈渭程介紹，在新能源占高比例的電力系統(tǒng)中，主動支撐技術可以有效提高新能源消納水平，緩解電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、電壓支撐壓力；可以促進新能源發(fā)電并網(wǎng)從“被動適應”向“主動支撐和自主運行”轉變，實現(xiàn)新能源與電網(wǎng)的友好互動，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(wěn)定分析。“仿真手段主要是通過仿真計算軟件模擬電網(wǎng)實際故障，觀測電網(wǎng)電壓、頻率、功角等是否穩(wěn)定，從而發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行的薄弱點。”張旭軍說。

　　“隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)電源結構發(fā)生深刻變化，傳統(tǒng)的仿真技術出現(xiàn)仿不了、仿不準、仿不快的問題。”張旭軍說，對于新能源仿真技術來說，技術創(chuàng)新沒有盡頭。只有不斷在提高精度、擴大規(guī)模、應用實用的路上探索追求，才能提升新能源機組仿真認識，從而保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

　　張旭軍還記得，剛入職兩周時，他就接到了去西北分部工作的任務。從來沒有使用過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個小時，前輩手把手教我每一步操作過程和分析流程，幫助我熟練掌握了仿真計算軟件工具。”

　　“主動支撐技術目前處于前期研究階段，我們團隊正積極和國內(nèi)相關機構聯(lián)合開展研究。”沈渭程說，“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、善行動的團隊，一定會在新能源技術攻堅的路上走得更遠。”