解码电网“超强大脑”的“硬核”含金量

2月25日，国网陕西电力科学研究院仿真实验室内，大屏幕上跳动着密密麻麻的数据曲线，技术人员正紧盯屏幕，为千里之外的新能源基地进行一场特殊的“体检”。

这里，是电网的“超强大脑”——多场景下新型电力系统源网荷储性能优化实验室。成立于2023年1月的它，虽然年轻，却已肩负起为陕西电网安全运行保驾护航的重任。

让仿真“看透”电网特性

陕西是西北能源枢纽，其新能源装机占比已突破56%。随着陕北“沙戈荒”风光基地加速开发，陕武、陕皖等多条特高压直流工程陆续投运，电网正经历深刻嬗变。但新能源“看天吃饭”，风一吹、光一照就发电，它的“脾气”电网还没完全摸透。

传统仿真技术像“慢镜头”，难以准确捕捉新能源设备的快速响应。实验室从建模源头破题，构建起涵盖双馈/直驱风机、光伏、储能、直流系统的精细化电磁暂态模型库——相当于给每一台设备建立数字“孪生兄弟”。

2023年起，实验室联合中国电科院承担国调中心重点任务，在西北率先完成十余种型号风机的结构化建模，并首次开展1赫兹至1000赫兹宽频阻抗现场实测。面对海量参数录入烦琐、测试效率低的痛点，团队自主研发AI辅助建模工具，将小扰动测试耗时从天级降至5分钟内。

实验室还深度参与陕武、陕皖直流等20余项国家级、网省级重大工程的系统计算与启动调试方案制定，完成了陕北6座火电厂次同步振荡风险评估、5座750千伏火电厂和东阳抽水蓄能电站启动计算及方案编制、历年陕西电网黑启动计算、汉江全流域5座水电厂黑启动计算及现场试验验证等工作。针对现阶段电网对于宽频带、高幅值的宽频电压存在“感知盲区”的问题，团队研制了国内首台基于电容电流原理的CVT电压数字接口装置，解决了国际范围内应用CVT进行谐波电压准确测量的难题，已取得国家高电压计量站校准证书，上架省级电商平台推广应用。

让新能源“懂规矩、能支撑”

新能源不仅要“发得出”，更要“稳得住”。陕武直流投运初期，近区新能源机组性能参差不齐，外送能力受限。实验室主动出击，支撑陕西省调制定全闭环管理方案与技术方案，推动陕北200多座新能源场站完成涉网性能改造。效果立竿见影：陕武直流外送功率从400万千瓦提升至600万千瓦，陕北交流外送通道能力增加156万千瓦，新能源出力受限由15%降至5%以下。

2022年，实验室在榆林刘千河风电场完成国内首台风电机组暂态电压优化控制技术的示范应用。这意味着，风电机组在弱电网下也能“主动作为”，不再是单纯的“跟着跑”。

针对关中地区电源“空心化”难题，团队超前提出构网型SVG接入方案，并通过半实物仿真验证了其有效性。在储能领域，完成陕西首次储能系统涉网性能现场测试、西北首次构网型储能变流器半实物测试，为新技术落地积累了第一手数据。

2024年，实验室申报的“电压强度提升与构网型功率发生器科技示范工程”入选国网第二批原创技术策源地示范工程，将在方河新能源站建设30兆伏安构网型功率发生器，项目建成后，预计年增发电量超8000万千瓦时，经济效益显著。

让保护“看得准、动得快”

新能源故障电流弱、相位畸变、谐波丰富，传统保护原理面临“看不准、动不好、算不清”的困境。实验室迎难而上，从故障机理、保护原理、整定计算3个层面系统攻关。研发团队搭建了面向新型电力系统的故障仿真及保护适应性评估平台，在陕武直流近区，集成精细化新能源设备模型，精准复现复杂故障场景，为关键区域电网加装“定制护栏”。

实验室还联合西安交通大学，国内首创“控制与保护协同”的主动探测式保护原理——在疑似故障时主动注入特征信号，像医生做“B超”一样精准定位故障。基于此，团队研发出不依赖对端信息的单端量故障定位算法，测距精度达98.4%，样机预计今年在陕西试点应用。

为解决海量新能源场站定值计算难题，团队自主研发了继电保护智能整定计算体系。其中，定值智能校核系统实现数据自动识别、定值自动整定、审核自动完成，单站校核时间由2~3天缩短至分钟级，人工干预减少70%。这套系统已在国网陕西延安供电公司率先应用，完成辖区内23座新能源场站的精准整定计算，误差控制在5%以内，现正更大范围推广。

目前，实验室正牵头国网项目“特高压直流输电系统及近区交流线路高性能保护技术研究”，研发不依赖外部同步的超高速交直流保护装置，构建源荷协同的主动频率防御体系。

从建模到保护，从仿真到实战，这个年轻的实验室正以“硬核”技术，为特高压交直流混联电网安全运行提供更强支撑，筑牢新型电力系统的安全底座。