科技“新”力量 守护可再次生产的能源并网安全

时间: 2025-03-04 04:26:13 |   作者: GPS接口

  大力发展以风电、光伏发电为代表的可再次生产的能源是我国实现“双碳”目标的重大举措。从西南地区的风光水综合开发，到“三北”地区的新能源规模化基地建设，再到海上风电的柔性直流并网方案，以及新能源在城镇和农村的就地消纳，我国在可再次生产的能源领域的发展模式多样且全面。

  国家电网有限公司格外的重视科学技术创新，积极服务新能源开发利用，保障电网安全稳定运行，助力能源绿色低碳转型。

  近日，《亮报》记者走进国家电网有限公司所属的可再次生产的能源并网全国重点实验室，感受可再次生产的能源技术攻关和前沿技术研发的“硬核”能源科技力量。

  初春，万物复苏。走进位于北京市海淀区的可再次生产的能源并网全国重点实验室，在可再次生产的能源开发利用的5大典型场景沙盘前，草原上的风机、光伏板等模型让记者感受到能源转型的浓浓绿意。

  该实验室由新能源与储能运行控制国家重点实验室优化重组而成，于2023年3月获国家科技部批复建设，拥有新能源资源数值模拟与预报、新能源功率预测与消纳能力评估、新能源机组并网性能测试与实证、海上风电研究与试验、新能源数字/物理混合仿真五大试验平台，覆盖新能源并网消纳技术研究所需关键环节，研究能力世界领先。

  由于风电、光伏等可再次生产的能源具有强随机性、强波动性、弱支撑性、低抗扰性的特点，大规模可再次生产的能源发电安全接入电网存在许多技术难题。

  实验室聚焦可再次生产的能源发电资源特性和设备性能提升，主攻可再次生产的能源资源模拟与预测、并网控制两大研究方向，通过重构预测体系、重塑并性，解决新能源发电成为主体电源、安全可靠替代传统电源的技术瓶颈，形成原创性新理论、新方法，引领我国可再次生产的能源并网技术高质量发展。

  2月24日，可再次生产的能源并网全国重点实验室建设的我国首个国家级海上风电研究与试验检测基地现场一派热火朝天的建设氛围。该基地是国家“十四五”规划重点项目，建成后将填补我国在大型海上风电机组地面试验系统及并网试验等关键技术方面的空白。

  从陆上千万千瓦级新能源基地到规模化、深海化大型海上风电机组，可再次生产的能源并网全国重点实验室的发展历史是我们国家新能源发展历史的缩影。

  在我国新能源事业发展之初，面对当时困扰全世界的新能源并网难题，国内研究能力和研究手段都极其有限。实验室学习、引进国外新能源并网建模仿真、新能源功率预测及风电试验检测技术，构建了中国电力科学研究院有限公司新能源专业的基本框架，为后续实验室的建设打下了坚实基础。自此，随着我们国家新能源的蓬勃发展，实验室的研究能力也从一开始的跟跑，发展到现在的领跑，在新能源并网领域有着举足轻重的国际线年起

  我国甘肃、新疆、河北、吉林、蒙东、蒙西、江苏7大千万千瓦级风电基地建设陆续启动。2009年年底，国家能源局批准中国电科院在河北省张家口市投建张北试验基地。

  我们国家新能源装机容量逐步提升，西北、东北、华北三北地区陆续出现了新能源消纳难问题。为解决这一个问题，实验室建成了新能源资源数值模拟与预报、新能源功率预测与消纳能力评估两大试验平台，建立了从数值天气预报、功率预测到优化调度的新能源高效消纳技术上的支持体系，将新能源利用率连续6年保持在95%以上，有效解决了新能源的消纳问题。

  我国陆续建成、投运多个以新能源送出为主的特高压直流工程，随之出现了宽频振荡、暂态过电压问题，这在当时是一个全新的问题，世界上没有解决方案。为此，实验室搭建了新能源数字/物理混合仿真平台，具备了千万千瓦级新能源基地及送出系统全电磁暂态实时仿真能力。凭借这样的平台，实验室有效解决了多个新能源基地的宽频振荡和暂态过电压问题，支撑了我国“西电东送”“绿色冬奥”等多个重大工程建设。

  可再生能源并网全国重点实验室聚焦自主创新，开展集智攻关，在新能源并网消纳方面取得了多项重大突破，荣获国家科学技术进步二等奖6项（牵头4项），中国标准创新贡献一等奖2项，打造了以国家重点领域创新团队“新能源发电调度运行技术创新团队”为代表的一批高水平技术专家团队。

  在新能源发电预测与调度关键技术方面，实验室建立了从数值天气预报、功率预测到优化调度的新能源高效消纳技术上的支持体系，该成果荣获2016年度国家科学技术进步二等奖；研发的国内首套新能源预测与调度系统，应用于27个省级及以上调控中心，覆盖全国新能源装机容量75%以上，支撑我们国家新能源利用率达到95%以上；研发的新能源电力系统生产模拟软件，应用于28个省级及以上电网，2014年以来持续支撑国家电网公司新能源消纳能力测算。

  凭借新能源机组网源友好型控制技术，实验室攻克了风电机组故障暂态支撑、主动调频调压、谐波谐振抑制及复杂工况载荷优化关键技术，实现风电由“被动适应”到“主动支撑”的转变。该成果荣获2020年度国家科学技术进步二等奖，为500余个型号新能源机组进行了试验实证与控制性能提升，覆盖所有量产机型，解决了我国风电发展初期风电大规模并网难题，也支撑“三北地区”风电网源协调技术改造。

  通过攻关新能源并网系统控制关键技术，实验室提出了多送出场景下新能源并网振荡及过电压分析方法、综合治理技术，以及新能源系统的频率、电压稳定控制技术，全面支撑我们国家新能源经直流送出工程的仿真分析及稳定运行。成果应用于青藏地区100%可再次生产的能源县域级独立供电工程，解决了青藏地区近50万平方公里无电地区供电难题，并为构建新型电力系统来进行了探索与实践。该成果荣获2019年度国家科学技术进步二等奖。

  实验室着眼新能源发展的现实需求，建立了覆盖功率预测、优化调度、并网控制、试验验证等环节的新能源并网技术标准体系，发起成立了国际电工委员会可再次生产的能源并网分技术委员会(IEC SC 8A)，承担秘书处工作，成立了8个工作组；牵头编制国家标准52项、行业标准51项，团体标准26项；主导发布国际标准7项，在编8项，明显提升了我国在可再次生产的能源并网技术领域的国际话语权。