“追风逐日”的电研人——国网冀北电科院新能源所实施新能源大规模接入电网攻关侧记

有这样一支新能源科研团队，平均年龄仅32岁。

然而7年多来，他们荣获中国电力行业技术奖、北京市科技奖、河北省科技奖和国家电网公司科技奖等省部级奖项20项，近两年保持每年获得3～6项省部级奖的成绩。

他们是国网冀北电科院新能源所的年轻人。他们以智慧和奋斗拥抱新能源，用实干托起梦想。当科研创新的进度条被一次次刷新，他们也一次次标注着“追风逐日”的新高度！

风电很“任性”，冀北智慧让电网更聪明

“坝上一场风，从春吹到冬。”位于冀北的张家口是全国风能、太阳能资源最丰富的地区之一，风资源可开发量达4000万千瓦以上，太阳能资源可开发量达3000万千瓦以上。

当今中国，是名副其实的新能源第一大国。然而，风电和光伏很“任性”，对电网并不友好，要实现大规模消纳，电网还必须变得更聪明、更智能。为此，串补技术作为提高线路输送能力和稳定极限的手段得到广泛应用。然而，当“大规模风电”和“串补系统”相遇时，次同步谐振问题就出现了，导致风电大规模脱网事故频发。

2009年，美国德州发生类似次同步振荡现象后，新能源所素有“电网安全大医生”之称的刘辉博士，敏锐地认识到这将成为制约我国风电发展的主要障碍。于是，他将焦点放在了冀北风电集中接入地区——张家口沽源县风电场。

2012年，沽源风电场先后数次发生机理不明的谐振，引发风机脱网。刘辉带领团队不懈攻关，终于探明了机理，指出该风场次同步谐振是一种新型的风电次同步振荡，同时提出了对策。此举确立了冀北电科院在研究风电次同步振荡方面的国际领先地位。

2013年，为发现历次谐振的特征，新能源所的攻关团队分析了上百吉字节的事故数据。

接下来，通过调研走访国内先进实验室，并查阅国内外文献资料，他们决定购置适用于新能源仿真的RT-LAB先进仿真设备，并搭建半实物仿真平台，实现更加精准更贴近实际的仿真分析。搭建半实物仿真平台的任务交给了参加工作不久的李蕴红。

实现半实物仿真，需要三步才能完成。为给后期研究争取时间，课题负责人刘辉要求李蕴红在3个月内完成平台搭建，并通过现场数据验证仿真模型的正确性。这是一项艰巨的任务。“对于年轻人来说，压担子是让他们更好更快成长的捷径。”刘辉说。

李蕴红全力投入，加班加点，仔细查阅、学习英文版设备和软件说明书，积极向兄弟单位人员请教，在反复试错中总结经验。最后，他终于按时圆满完成任务。

在正确仿真分析的基础上，攻关团队成功设计出治理次同步谐振的控制模型和方法，大幅降低了次同步谐振风险，对当地风电外送、避免大规模脱网、保障电网稳定运行发挥了重要作用。刘辉、李蕴红应邀在IEEE（电气和电子工程师协会）电力专业的年度峰会——PES年会上作专题发言。该项目获得2016年度“国家电网公司科学技术进步”三等奖，2016年度“北京市科学技术进步”三等奖。该成果已经应用到吉林和新疆风电次同步振荡问题的研究和治理。

高低压穿越，以磐石之力缚“苍龙”

“十三五”期间，国网冀北电力将投资230亿元打造“十大工程”。通过示范最先进的电力生产、传输、存储、使用和运行控制技术，促进重大技术成果和装备应用。

开展风机低电压穿越能力检测，是该所面临的机遇和挑战。然而，在国际市场上购买低电压穿越检测装置，一套设备需要2000多万元，再考虑到产出的不确定性，大家决定干一件“心里没底”的大事——自主研发低电压穿越能力检测装置。

新能源所仅有的7个人，马不停蹄研读文献、标准，调研设备厂家，奔赴风电场了解情况，召开专家研讨会。渐渐地，技术路线清晰起来。后来，他们又进一步大胆提出研制一套移动式风机高低压穿越能力一体化测试装置的构想。一套装置两项检测功能，兼具可移动特点。目标已定，大家撸起袖子，要以坚如磐石之力缚住“苍龙”！

经过一次次仿真验证和技术改进、100多个故障点试验、四处寻找设备和两个月的调试，并在试制出200千瓦小型样机的基础上，他们终于研制出3000千瓦大型样机。至此，世界首套“移动式风机高低压穿越能力一体化测试系统”诞生。估算成本仅为国际市场价格的25%。

“移动式风机高低压穿越能力一体化测试系统”的成功研制，解决了风机高电压穿越关键技术难题，提高了我国风电设备的核心竞争力，促进了行业制造水平的整体进步，对我国今后制定风电场和风机并网技术标准与测试标准具有推动意义，增加了我国在国际标准制定中的话语权，打破了国外技术垄断，取得了测试装置技术进步和价格竞争优势。

柔性直流，为智能电网打造中国名片

张北柔性直流工程为汇集和输送大规模风电、光伏、储能、抽蓄等多种形态能源的柔性直流电网，系统电压为±500千伏，是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔直工程，也是世界首个应用柔直技术进行陆地可再生能源大规模并网的示范工程。

2018年年底前，国网冀北电力将在张北县建成±500千伏“四端环形”柔性直流电网。冀北电科院新能源所的研究团队为该柔直电网建设提供有关技术支撑。

该工程建设并无先例可循。项目负责人吴林林说：“必须有科学的技术路线和可行的任务分解。我们依照课题要求，详细分解出14项工作内容、16项预期目标、8个工作节点，确保一步一个脚印，将堡垒逐个攻破。”

他们的课题研究要兼顾经济性和可靠性，提出的控制方案将在设备设计和制造中体现。因此，他们每一项新指标的提出，都需要成百上千次仿真分析，需要对模型建立的准确把握，更需要他们多年来对新能源、对大电网研究所积累的丰富经验。

项目组新入职的一名博士颇有感触：“单从仿真分析角度来讲，有时会有4000多种工况，通过合理性分析可以挑选出200种典型工况，但我们团队中有经验的技术人员，可以根据对当地电网、新能源运行特性的掌握，将仿真工况简要总结出30多种，这需要深厚的功底啊！”

为确保电网建成后安全稳定运行，新能源所致力于研究未来电网运行特性和新能源优化控制策略。这些先行之举将为张北±500千伏“四端环形”柔性直流电网的安全运行保驾护航。