“目前全世界的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃與運(yùn)行控制無不采用基本相同的仿真技術(shù)和軟件進(jìn)行計(jì)算分析。我國發(fā)展過程中的重大工程實(shí)踐，如三峽輸變電工程、南方電網(wǎng)西電東送工程等電網(wǎng)日常調(diào)度運(yùn)行證明，仿真是有效可靠的。”9月8日，中國工程院院士、南方電網(wǎng)公司專家委員會(huì)主任委員李立浧在交直流大電網(wǎng)仿真技術(shù)國際研討會(huì)一語中的，指出此會(huì)議的主旨目的。

覆蓋20回直流系統(tǒng)的交直流實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)示意圖

據(jù)悉，為促進(jìn)國際交直流大電網(wǎng)先進(jìn)仿真技術(shù)以及實(shí)施應(yīng)用的交流與發(fā)展，解決交直流大電網(wǎng)中直流輸電工程仿真試驗(yàn)與運(yùn)行分析的關(guān)鍵問題，南網(wǎng)科研院特地舉辦了此次國際研討會(huì)。會(huì)議邀請(qǐng)了中國工程院院士李立浧、薛禹勝、韓英鐸，韓國和加拿大電力系統(tǒng)的專家，西門子、ABB、阿爾斯通、南瑞繼保、許繼、四方等國內(nèi)外主要電器設(shè)備制造商的專家，中國電科院和南網(wǎng)科研院的專家等參與。

南網(wǎng)特色的仿真系統(tǒng)

電網(wǎng)仿真從最開始的手寫計(jì)算、發(fā)展到采用交流臺(tái)計(jì)算、以PSASP、綜合程序?yàn)闃?biāo)志的電腦數(shù)字仿真和以物理模型為基礎(chǔ)的動(dòng)模物理仿真，發(fā)展到今天的大型數(shù)模混合仿真和數(shù)字超實(shí)時(shí)仿真。

令人驚訝的是，南網(wǎng)科研院的電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室看起來更像信息中心，里面看不到任何網(wǎng)架或設(shè)備模型，只有運(yùn)算設(shè)備和顯示屏。

原來，早在2004年，李立浧院士等專家團(tuán)隊(duì)通過國內(nèi)外調(diào)研，建議公司研發(fā)仿真平臺(tái)，但電網(wǎng)仿真技術(shù)有很多種，俄羅斯、韓國、加拿大等國的電網(wǎng)均根據(jù)自身情況采取了不同方式，專家組經(jīng)過論證，認(rèn)為南網(wǎng)的仿真技術(shù)研發(fā)起步稍晚，在傳統(tǒng)的模擬仿真上可能不具有優(yōu)勢(shì)，建議研發(fā)數(shù)字仿真。于是，公司投資建立了電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室。

南網(wǎng)科研院院長饒宏介紹說，2013年4月，南方電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)通過鑒定，這個(gè)規(guī)模覆蓋南方五省區(qū)220千伏及以上交直流互聯(lián)系統(tǒng)，也稱為電網(wǎng)的鏡像系統(tǒng)，是目前世界上最復(fù)雜交直流并聯(lián)大電網(wǎng)的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，含超1100交流節(jié)點(diǎn)、250臺(tái)發(fā)電機(jī)、1.4億千瓦負(fù)荷容量，可對(duì)南方電網(wǎng)“八交八直”輸電通道交直流相互影響、動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行詳細(xì)仿真，在電網(wǎng)重大風(fēng)險(xiǎn)分析、決策支持，交直流運(yùn)行故障的準(zhǔn)確定性與定量分析，直流工程試驗(yàn)、調(diào)試及軟件管理等方面發(fā)揮了重要作用，已成為南方電網(wǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、反事故措施的高科技堅(jiān)強(qiáng)后盾。

“需要更好的仿真系統(tǒng)”

南方電網(wǎng)公司從2003年的“兩交兩直”，發(fā)展為如今的“八交八直”，歷經(jīng)十余年發(fā)展，南方電網(wǎng)西電東送規(guī)模從小到大、交直流并聯(lián)技術(shù)體系日趨完善：從交直流并聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)控技術(shù)基本成型，到2011年交直流電網(wǎng)在線綜合防御系統(tǒng)投入運(yùn)行，再到第一個(gè)百兆伏安級(jí)東莞STATCOM及2013年世界上第一個(gè)多端柔性直流輸電系統(tǒng)。

記者從研討會(huì)得知，直流輸電是大容量遠(yuǎn)距離送電的主要手段，中國是直流輸電大國，過去10年全世界直流輸電傳輸功率達(dá)150吉瓦，而中國直流輸電工程的投運(yùn)數(shù)量和累計(jì)容量居世界第一位，已投運(yùn)25條直流工程(常規(guī)直流21條、柔性直流4條)，占世界容量的10%。

南網(wǎng)科研院仿真與控制技術(shù)研究所副所長郭琦介紹說:“現(xiàn)代電網(wǎng)是最復(fù)雜的人造系統(tǒng)，不能靠經(jīng)驗(yàn)去理解、掌握它，只能去驗(yàn)證它。”因此，面對(duì)復(fù)雜的大電網(wǎng)，不經(jīng)過大量深入細(xì)致的仿真計(jì)算是難以掌握其發(fā)展規(guī)律和運(yùn)行特性的。“我們需要一個(gè)更好的仿真平臺(tái)。”

電網(wǎng)發(fā)展對(duì)仿真技術(shù)提出新需求

據(jù)了解，本次會(huì)議主要圍繞交直流大電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)中(特)高壓直流輸電、柔性直流輸電工程試驗(yàn)與運(yùn)行的仿真方法及新技術(shù)，交流探討適應(yīng)于交直流大電網(wǎng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)直流、柔性直流試驗(yàn)與運(yùn)行分析的仿真技術(shù)和關(guān)鍵應(yīng)用方案等方面的專業(yè)技術(shù)進(jìn)行討論。

“單一故障可能引起多回直流同時(shí)換相失敗，衍生出新的故障形式，斷面過載與穩(wěn)定問題。”研討會(huì)上，中國電力科學(xué)研究院系統(tǒng)所副所長田芳從受端電網(wǎng)、送端電網(wǎng)等方面介紹了大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)新運(yùn)行特性，分析了電網(wǎng)發(fā)展對(duì)仿真技術(shù)提出的新需求。

饒宏在作題為《交直流大電網(wǎng)仿真技術(shù)與應(yīng)用》演講時(shí)介紹了南方電網(wǎng)直流輸電2030年遠(yuǎn)景規(guī)劃和仿真平臺(tái)發(fā)展規(guī)劃，他提出了仿真技術(shù)路線——電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合即“RTDS+并行計(jì)算機(jī)”跨平臺(tái)實(shí)時(shí)仿真。據(jù)悉，目前該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了110千伏及以上交直流電網(wǎng)的跨平臺(tái)混合仿真，同時(shí)研發(fā)實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展的全序量、高精度、數(shù)字化混合仿真接口。

“南方電網(wǎng)確定了西電東送輸電網(wǎng)發(fā)展以直流輸電技術(shù)為主的發(fā)展路線。根據(jù)遠(yuǎn)景規(guī)劃，到2030年，南方電網(wǎng)將共計(jì)形成18—20回直流，廣東受端落點(diǎn)10—12回。”饒宏認(rèn)為，為滿足公司的遠(yuǎn)景規(guī)劃，未來需要建設(shè)的全電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)RTDS規(guī)模要滿足20回直流系統(tǒng)的交直流電網(wǎng)仿真。