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張北工程的聯(lián)調試驗需要依賴于新能源和柔性直流電網的真實模型。這兩個高度復雜的系統(tǒng)，單獨拿出來進行建模已經困難重重，進行聯(lián)合測試更是從未有過先例。
400多面控制屏柜，通過上萬根線纜連接起來，將新能源和四座換流站組合在一起，建立起反映電網真實特性的超大規(guī)模仿真系統(tǒng)。僅啟動一次，就要花費數小時。
“這只是邁出了平臺構建的第一步。”實驗室負責人厲璇介紹，“在資源條件有限的情況下，還要準確刻畫復雜系統(tǒng)的快速變化特性，這是更加關鍵的一步?！?/p>
幾十個新能源場站，四端柔性直流電網，包含了數十萬個元件，上萬根光纖，對系統(tǒng)的實時運算能力提出了嚴峻挑戰(zhàn)。為了實現實時運算，如此龐大的系統(tǒng)在每個毫秒都要進行幾十億次仿真計算，這儼然是一個超級計算系統(tǒng)，超算能力對系統(tǒng)配置提出了不可能達到的要求。
為了實現實時運算目標，必須另辟蹊徑?！皩⑾到y(tǒng)和元件進行有效簡化后，我們所提出的多項等值技術將仿真速度提升了近60%，完全達到工程精度?！眳栬f。在對模型進行逐步等值的過程中，科研人員們經歷了種種坎坷和失敗，一個錯誤的脈沖信號，一個程序的細微漏洞，一個設置不合理的參數，都容易導致系統(tǒng)報錯或失穩(wěn)奔潰。
一遍又一遍的檢查設備，一次又一次的核對接線是團隊每天的日常工作，一條通道調試不通就從頭再來。
團隊齊心協(xié)力，終于建立起世界首個大規(guī)模新能源柔直并網硬件在環(huán)實時仿真試驗系統(tǒng)。
跨越千里，電力天路從規(guī)劃變成現實
青海是我國清潔能源最豐富的省份之一，新能源發(fā)電量已經超過青海省全省用電負荷，亟須將大量富余的清潔電力送到上千公里之外的中東部負荷中心，變資源優(yōu)勢為經濟優(yōu)勢。
特高壓直流技術成熟、成本較低，在大容量遠距離電能輸送方面具有獨特優(yōu)勢。因此，青海的新能源必須通過特高壓直流技術進行遠距離大規(guī)模消納。然而，傳統(tǒng)特高壓直流猶如高速列車，運載量大、一站直達，而始發(fā)站的太陽能、風能等清潔能源就像自由出行的游客，何時出行、多少人出行均具有隨機性。因此，對傳統(tǒng)特高壓技術升級改造才能更好實現對新能源的高效送出。
“能否將匯集新能源的系統(tǒng)電壓控制穩(wěn)定是工程設計的關鍵點?！表椖控撠熑吮R亞軍向記者介紹。多年來，國網經研院直流技術攻關團隊提出的“升級版”特高壓技術，涵蓋了多項穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的獨門絕技，這些措施在專門輸送新能源的青?！幽希ㄇ嘣ィ?00千伏特高壓直流工程中得到成功應用，實現了成果轉化，極大提升了特高壓直流對新能源送出的適應性。
換流站連接著縱橫千里的直流輸電線路，仿佛人體的心臟，是直流輸電工程最重要的能源轉換樞紐，交流和直流的變換就在這里完成。青海換流站海拔達2900米，是世界上海拔最高的特高壓換流站，空氣稀薄，設備也會缺氧，耐受高電壓的能力大幅下降。
“我們對直流系統(tǒng)的過電壓水平進行了上百次迭代仿真校核，優(yōu)化了高海拔下均壓電極設計，有效縮短了設備間的空氣間隙，確保設備運行萬無一失，根本上消除了設備的高原反應，保證了高原換流站的運行性能與平原保持一致。”盧亞軍說。
考驗接踵而來。
由于風光能源不穩(wěn)定，功率波動大，電網對變壓器的電壓調節(jié)能力要求較以往工程更高。分接開關是變壓器執(zhí)行電壓調節(jié)功能的最核心裝備，其設計一直是制約國產化的“卡脖子”技術難題。如何提高分接開關的運行可靠性，是擺在團隊面前必須解決的一道難題。
科研團隊深入研究了各種技術措施可能性，提出了幾十種技術方案，推導了上百頁分析算稿，經過反復研究論證仿真，確定了通過有效降低分接開關動作次數提高系統(tǒng)可靠性的技術方案，最終實現分接開關動作次數減少90%，顯著提高了設備使用壽命，保障了工程的順利投運和安全運行。同時，研究成果也在所有已投運的特高壓工程中推廣應用。
2020年12月30日，青豫工程正式投入商業(yè)運行，來自青藏高原的可再生能源跨越千里，點亮中原。
“電力天路在我們手里從規(guī)劃變成現實，成為造福人民的幸福之路、光明之路和清潔之路。”樂波說。
?。ㄔd3月18日《光明日報》1版）
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