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十年,與全球最強電網共成長

        發布時間:2019-04-08        

葉儉,國家電網有限公司國家電力調度控制中心系統運行處一名普通員工。她的工作說起來只有六個字:分析、計算、判斷。她的工作對象是全球規模最大、運行最復雜的電網,工作內容則是這張網的安全運行和特性研究。

  從2008年參與第一條特高壓線路系統計算開始,葉儉用十年時間逐步掌握了國家電網的運行特性,用自己過硬的計算分析功底,為保障高速發展中的電網安全穩定運行作出貢獻。

  安全:每次說“可以”或“行”的時候壓力最大

  國家電力調度控制中心是國家電網最高一級調度機構,負責國家電網調度運行工作的組織、指揮、協調和指導。系統運行處承擔著國家電網特性研究與計算分析、制定跨區互聯電網運行方式與控制策略的職責,發揮著保障大電網安全穩定運行的重要作用。如果把電力看作車流,把電網當成公路網的話,系統運行處的工作就是制定“交通規則”。

  這些“交通規則”就是葉儉每年都要參加編寫的《特高壓互聯電網穩定及無功電壓調度運行規定》,是全球最大最復雜電網的“使用說明書”。

  “這本運行手冊主要是告訴調度人員,每一條線路安全穩定運行的邊界在哪里。”葉儉告訴記者,工作中時常會遇到同事詢問線路能夠承受的極限輸送功率,“每次回答‘可以’或者‘行’的時候,我的壓力最大。雖然之前已經通過仿真系統反復計算分析,但結果是否可靠還要經過實踐檢驗。”

  每增加一條線路,電網運行方式都會發生改變。特高壓線路輸送容量大,對電網運行方式的影響尤為明顯。從2008年第一條特高壓線路系統調試就開始參與工作的葉儉對此感觸最深:“我們會做大量仿真計算,來確保系統發生故障時,電力能夠持續可靠供應。”

  2008~2018年,國家電網并網總裝機規模從6億千瓦變成了14億千瓦,7回跨區直流(無特高壓直流)變成了23回跨區直流(11回特高壓直流),單個直流額定輸送功率由300萬千瓦提升至1200萬千瓦。

  與電網規模大幅增長對應的是電網運行仿真計算量的翻倍增長。2009年,電網運行方式仿真計算量單機所需時間5000小時,每次集中12家省級以上調度機構分析人員35人。這組數字到2019年已經變成單機仿真計算時間15萬個小時,每次集中35家省級以上調度機構的分析人員上百名。

  除了規模不斷擴大,電網運行方式的復雜程度也給葉儉的工作帶來了前所未有的挑戰。

  “現在國家電網的規模和復雜程度,在世界范圍內都是絕無僅有的。”國調中心系統運行處處長于釗如此形容葉儉的工作難度。

  葉儉和她所在的團隊不斷創新解決問題的方式方法:首次提出特高壓交流聯絡線功率波動對無功電壓控制影響的工程實用算法,首次發現特高壓直流引起的暫態、穩態過電壓問題,首次發現多直流換向失敗對系統穩定性的影響并提出解決方案……一個個“首次”累積出公司在特高壓運行與控制方面的世界領先地位。

  “國家電網運行現在已經進入‘無人區’。”于釗告訴記者,沒有借鑒沒有參考,這些解決方案都是葉儉和團隊在實踐中反復摸索總結而來的。

  消除任何影響電網安全穩定運行的因素是葉儉的日常工作之一。

  2010年7月14日,三峽電廠(裝機容量2240萬千瓦)總出力達到1780萬千瓦的時候,三峽機組及近區交流電網發生了不同程度的功率波動。當時水庫蓄水的水位已經達到滿發標準,電廠的滿出力發電意愿十分迫切。

  “隨著三峽總出力增大,功率波動幅度不斷增大,我們非常擔心三峽滿發之后會出現低頻振蕩,對電網安全穩定運行產生破壞性影響,必須及時排查出引發功率波動的關鍵因素。”連續三周,經常奮戰到凌晨四五點,葉儉終于找到了引發功率波動的原因,并通過技術措施成功抑制了功率波動,保證了當年三峽電廠滿功率運行。

  “做完這些,我才能夠說三峽電廠可以滿功率運行了。”葉儉說“可以”的時候,底氣很足。從那時候到現在,每年豐水期,三峽都能平穩滿功率運行。

  計算、分析、判斷,在單調枯燥的循環里,葉儉也從最初參與計算的普通工作人員逐步成長為特高壓電網安全穩定分析工作的主要力量。

  這些年來,葉儉作為主要計算負責人,組織了公司、分部、省公司三級調度上百名專業技術人員,累計完成仿真算例超兩百萬次,統籌制訂數十項運行管理規程規定共計10萬余字,準確把握電網實際特性,保障特高壓電網的安全穩定運行。

  綠色:大量計算分析讓電網接納更多新能源

  目前我國并網新能源發電裝機規模超過3億千瓦,而且每年都在高速增長。大量新能源并網給葉儉的日常工作提出了新的課題。

  “新能源并網消納,不是這頭發電并網,那頭客戶使用,就能夠順利消納這么簡單。新能源有自己的發電特性,想要讓它們順利融入大電網,要做大量的電網運行分析和控制策略調整,可以說是牽一發而動全身。”葉儉說。

  2015年,新疆哈密山北地區風機產生的次同步諧波引起300千米外3臺66萬千瓦火電機組脫網事件,葉儉記憶猶新。

  “我們對新事物的認識是有個過程的。”葉儉分析道,一開始新能源并網基本參考的都是國外的一些標準,但是這些標準卻不一定適用于我國電力系統,比如國外很少有像我國這樣上百萬千瓦級的新能源基地,“這就造成了前幾年新能源并網尤其是風電并網,一出現擾動就脫網的情況。”

  問題處理起來并不輕松。新疆風機引起機組脫網事件之后,葉儉和同事們馬上著手分析研究,并布防了安控系統來保障電網安全運行。

  “根本還是由于風機并網產生了新的穩定問題。”葉儉表示,安控系統只能解決燃眉之急,并不能治本。

  在展開新疆哈密風電場數據搜集和機理研究工作的同時,葉儉還和同事對風電裝機密集的甘肅酒泉地區約700萬千瓦風電場進行了長達兩年的監測,得到了大量一手數據。

  “我們通過改造風電的控制參數,解決了類似于新疆哈密地區風電上網次同步諧波帶來的脫網問題,同時還對甘肅酒泉地區的風電場進行了高穿改造,有效提高了風電場的耐頻耐壓能力,并根據實際情況提出了適應于我國大規模新能源基地風電場、光伏發電廠并網標準。”葉儉表示。

  經過改造,甘肅酒泉地區風電的棄電率下降了4個百分點左右。

  2018年年初,葉儉還針對冀北、蒙東、新疆等地區局部斷面存在新能源送出卡口的問題,組織相關單位梳理新能源送出卡口情況。在采取細化運行方式安排、優化新能源模型等措施后,他們將上述地區9個新能源外送斷面輸電能力總計提升226萬千瓦。

  通過多項新能源消納措施,新能源的棄電率已經從幾年前的16%降至2018年的5.8%。

  “2019年,公司的目標是將新能源的棄電率控制在5%之內,在每年新增幾千萬千瓦新能源裝機的基礎上,這是一個全新的挑戰。”葉儉又開始了自己的計算分析。

  信息來源:國家電網報

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