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5月28日,國網遼寧電科院寒地源網荷儲靈活運行與協調控制技術攻關團隊通過升級改造實時仿真設備、研發多時間尺度協同控制系統,順利完成大電網動態連續與半實物集成平臺部署。經功能升級拓展后,該平臺可實現“機電-電磁-半實物”多時間尺度仿真工具的數據貫通,形成真實設備與仿真模型閉環聯動,為多種試驗提供新型仿真驗證支撐。
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▲團隊成員在實驗室開展討論
2022年12月,國網遼寧電科院成功申報國家電網公司級實驗室——寒地源網荷儲靈活運行與協調控制實驗室。該實驗室聚集各專業技術骨干,并由此成立寒地源網荷儲靈活運行與協調控制技術攻關團隊,成員從最初的12人發展至如今的59人。團隊以寒地典型問題及新興共性問題為導向持續開展技術攻關,先后完成全球首次新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組試驗、全國首座500千伏全自主可控新一代變電站全站動模試驗、全自主廣域電力系統分布式智能保護控制系統研發等重大任務。團隊中1人獲國家電網公司青年五四獎章,1人獲電力優秀青年科技人才獎,3人分別入選遼寧杰出科技青年獎十大英才、“興遼英才計劃”優秀工程師和遼寧省青年科技人才托舉工程;累計獲省部級科技獎勵22項、“創青春”遼寧青年創新創業大賽金獎2項、ICQCC國際質量管理小組會議金獎1項。
探索研究新型儲能黑啟動技術
遼寧大連因地理環境限制,主城區電網需通過密集輸電通道與遼寧省500千伏主網連接。2022年,國家能源局批準建設的首個國家級大型化學儲能示范項目——大連恒流儲能電站一期并網投入運行后,國網遼寧電力積極探索新型儲能應用,在此組織開展新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組試驗。
該試驗模擬電網在全停情況下不依賴外部支援,僅以儲能電站為啟動電源逐步恢復網架與火電機組供電的過程,沒有可借鑒的先例。作為技術牽頭單位,團隊全程負責新型儲能黑啟動關鍵技術研究、試驗方案編制與現場試驗開展等工作。
2023年5月,團隊在大連恒流儲能電站開展首次新型儲能黑啟動試驗,因過程中發生功率波動現象而被迫中止。試驗結束后,團隊梳理試驗數據、分析試驗現象、全面總結經驗,以理論分析、仿真復現、現場試驗模擬三種形式開展反演分析工作,成功復現黑啟動試驗現場現象,并提出了穩定性更高的儲能控制參數和試驗改進措施。
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▲團隊成員開展新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組試驗
2024年4月,團隊在大連恒流儲能電站開展第二次新型儲能黑啟動試驗前的預實驗,驗證優化參數后儲能電站的多機并聯啟動穩定性。團隊成員連續堅守40天,反復調試控制策略,現場實證了理論分析與仿真復現的準確性,為后續開展正式試驗筑牢基礎。
兩個月后,團隊成功完成第二次新型儲能黑啟動試驗,實現了全球首次新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組試驗。當極端天氣等突發情況導致大連電網全停時,大連恒流儲能電站可作為黑啟動電源,快速啟動火電機組并恢復全網供電,有效提升大連電網應對極端天氣的安全韌性。
與此同時,團隊同步開發大連恒流儲能電站黑啟動輔助決策系統。該系統可實時監測并計算電壓、電流、阻尼比等關鍵參數,為現場操作與應急處置提供決策支撐,保障黑啟動全過程安全穩定運行。
精益開展變電設備動態模擬試驗
變電站二次系統的可靠性,直接關乎電網整體運行的安全與穩定。2025年9月,全國首座500千伏全自主可控新一代變電站——500千伏西泉變電站在遼寧省鐵嶺市竣工投運。這座“中國智造”變電站圍繞全產業鏈國產化等方面,集成應用了16類原創技術成果,其二次系統以自主芯片和操作系統為基礎,在軟硬件自主可控、安全防護可靠性等方面均實現了性能跨代提升。
在500千伏西泉變電站建設過程中,團隊承接了全站動態模擬試驗工作。通過動態模擬試驗,團隊可以在變電站工程投運前,預先排查變電站二次系統在信息交互、網絡架構、配置管控、安全防護等方面技術升級后,可能帶來的變電站運行風險,從而提前消除設備缺陷隱患,指導功能配置優化。
相較于團隊以往完成的所有動態模擬試驗,500千伏西泉變電站規模更大、復雜度更高,其二次系統共涉及96面屏柜和292臺裝置,覆蓋500千伏、220千伏及66千伏全電壓等級。團隊依據新一代變電站二次系統系列技術規范及500千伏西泉變電站所應用的各項原創技術驗證要點,制訂了試驗方案,并邀請中國電科院和國網經研院專家進行指導,持續優化完善各項試驗環節。
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▲團隊成員對500千伏西泉變電站開展全站動態模擬試驗
2024年9月,團隊完成對500千伏西泉變電站整站動態模擬試驗環境的搭建,歷時三個月累計完成試驗4000余項,發現并整改問題112項,最終圓滿完成500千伏西泉變電站全站動態模擬試驗,驗證了自主可控設備在復雜故障場景下的性能可靠性及網絡安全性,為該站的高質量建設提供了技術支撐和實踐依據。
依托這一成熟經驗,團隊持續深耕全自主可控電力設備的試驗與技術驗證領域。目前,團隊正開展高嶺背靠背換流站直流控制保護設備的升級工作,并同步搭建相應的半實物仿真系統。仿真系統建成后,團隊將開展遼寧省內首次直流輸電工程動態模擬試驗,為后續直流輸電技術優化及相關試驗工作積累寶貴經驗。
聚力攻關分布式智能保護通信難題
近年來,圍繞配電網規模擴大、分布式能源廣泛接入的課題,團隊優化傳統的配電網分布式保護技術,研發出分布式智能保護技術。該技術無需主站參與,在短路故障發生后可實現百毫秒級快速跳閘,解決微弱特征故障識別難題,并精準隔離故障。然而,其規模化推廣受通信方式制約,亟須開發低成本、高可靠的通信及故障識別技術。自2023年起,團隊系統性開展多類通信方案試驗攻關,嘗試解決通信瓶頸問題。
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▲團隊成員在沈陽市10千伏三家線調試基于4G端到端通信模式的分布式智能保護系統
2023年1月至3月,團隊系統開展光纖、4G/5G、中壓載波、無線直連等多類通信方式的技術論證與試驗驗證。經反復測試比對,團隊厘清了各類通信方式的應用邊界。同年4月,團隊通過上百次現場延時測試、多廠家設備聯調,成功研發了基于4G端到端通信模式的分布式智能保護系統。該系統不僅響應速度快,延時可穩定控制在80毫秒級,且成本低廉。2023年6月,該系統在遼寧省沈陽市10千伏三家線示范應用,投運以來實現10余次區內故障100%正確動作,故障處置時間較以往縮短70%。
團隊依托實時數字仿真系統(RTDS),按照配電網實際拓撲搭建仿真模型,針對短路故障、接地故障等數百種工況開展海量測試,通過多輪迭代修改、校驗完善保護策略,推動技術升級優化、擴大應用范圍,目前已推廣至撫順、盤錦、營口等地。2025年4月,團隊成功研發基于中壓載波的分布式智能保護技術,將通信延時進一步降低至20毫秒以內,并在遼寧省撫順市新賓縣10千伏南聶線示范應用。
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2026年5月,團隊組織10余家設備廠商開展分布式智能保護裝置互操作技術攻關,形成完整的互操作技術方案。預計今年年底,多廠家互操作功能將通過實驗室全面驗證并正式啟動規模化應用。團隊還在推進分布式智能保護與國產芯片、國產操作系統的適配,努力建立全自主廣域電力系統分布式智能保護控制系統,為配電網安全穩定運行提供堅實保障。
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成立三年多來,國網遼寧電科院寒地源網荷儲靈活運行與協調控制技術攻關團隊銳意進取、潛心鉆研,持續開展寒地應急保供及恢復技術研究,用青春力量推動寒地新型電力系統建設不斷向前邁進。
內容來源:國家電網有限公司官方網站
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