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7月14日，甘肅省新能源發(fā)電裝機規(guī)模突破4000萬千瓦，占全省電源總裝機容量的55.30%，創(chuàng)歷史新高。

不僅是甘肅，在整個西北電網(wǎng)范圍內(nèi)，新能源發(fā)電裝機在電力總裝機的占比逐年提高。新能源發(fā)電更大規(guī)模、更高比例、更廣范圍接入，對電網(wǎng)技術(shù)提出了更高要求。

針對綠電消納，南瑞集團有限公司近年持續(xù)攻堅，其研發(fā)的新能源場站全景監(jiān)控系統(tǒng)的投運，夯實了西北電網(wǎng)系統(tǒng)保護源端感知和精益執(zhí)行的基礎(chǔ)，引領(lǐng)了新能源場站全景監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，有力支撐了源網(wǎng)友好互動。

近年來，隨著遠距離跨區(qū)輸電規(guī)模增長及新能源并網(wǎng)規(guī)模擴大，電源、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化，影響電網(wǎng)安全的因素增多。現(xiàn)有火電、水電等傳統(tǒng)機組采用同步電機，具有較強的機械慣性，因此，電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性具有較大的時間常數(shù)（秒—分鐘級）；而新能源并網(wǎng)引入的電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時間尺度響應(yīng)特性，導(dǎo)致局部電力系統(tǒng)動態(tài)特性時間常數(shù)更?。ê撩爰墸?、頻域更寬（數(shù)百赫茲）、安全性更復(fù)雜。一旦出現(xiàn)故障，容易由于電壓或頻率異常而大規(guī)模脫網(wǎng)，從而引發(fā)系統(tǒng)連鎖故障，同時故障穿越等短時性擾動造成的影響也比以往更為嚴重，威脅高比例新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。因此，電力系統(tǒng)迫切需要感知新能源機組動態(tài)全過程。

傳統(tǒng)穩(wěn)控系統(tǒng)無法感知新能源機組動態(tài)全過程，故障過程中的功率跌落無法區(qū)分是永久性還是瞬時性；新能源脫網(wǎng)的記錄分析手段少，事件發(fā)生后對事件的追溯分析難度大，難以采取應(yīng)對措施；現(xiàn)有新能源場站穩(wěn)控裝置基于饋線切除的穩(wěn)控措施難以滿足大沖擊下連續(xù)、協(xié)調(diào)的控制要求，控制措施單一、粗放，控制顆粒度大。因此，亟須對新能源監(jiān)視和控制手段進行技術(shù)創(chuàng)新。

在國網(wǎng)西北分部和國網(wǎng)甘肅電力的指導(dǎo)下，南瑞集團有限公司基于國家電網(wǎng)有限公司新型電力系統(tǒng)科技攻關(guān)計劃項目——“應(yīng)對高比例新能源接入的電力系統(tǒng)安全防御及韌性提升技術(shù)研究”，持續(xù)開展新能源機組毫秒級監(jiān)視和控制難題攻關(guān)，堅持“自主可控、安全可靠”原則，持續(xù)開展新能源場站全景監(jiān)控技術(shù)研發(fā)，不斷完善核心技術(shù)和迭代升級功能設(shè)備，實現(xiàn)了新能源場站的狀態(tài)全景感知、故障實時跟蹤、資源多維協(xié)同、控制柔性精益。2021年10月，新能源場站全景監(jiān)控系統(tǒng)通過中國電機工程學(xué)會組織的專家鑒定，整體達到國際領(lǐng)先水平。2022年5月，該系統(tǒng)在甘肅安馬第二風(fēng)電場正式投入運行，首次實現(xiàn)單場站單裝置百臺級機組同時接入及毫秒級精益感知與控制，系統(tǒng)性能指標全面超過相關(guān)技術(shù)標準要求，是當(dāng)前國內(nèi)功能最全、規(guī)模最大的新能源場站全景監(jiān)控系統(tǒng)。
無論是風(fēng)機還是光伏逆變器，在設(shè)計時均以滿足常態(tài)并網(wǎng)發(fā)電為目標，沒有考慮電網(wǎng)緊急控制應(yīng)用場景，僅依靠發(fā)電單元本體很多技術(shù)思路無法實施，或是改造成本太大。

南瑞集團有限公司創(chuàng)新引入“源控終端”概念，系統(tǒng)架構(gòu)包括安全穩(wěn)定控制裝置、緊急態(tài)監(jiān)控裝置、源控終端。其中穩(wěn)控裝置是全景監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，負責(zé)向上級穩(wěn)控裝置上送整站可切量、接收切機命令，優(yōu)化整站控制策略，向緊急態(tài)監(jiān)控裝置發(fā)送精準切機命令；緊急態(tài)監(jiān)控裝置是承上啟下的中間設(shè)備，負責(zé)整站機組狀態(tài)的實時匯聚，執(zhí)行精準切機策略，向源控終端發(fā)送切單機命令；源控終端是系統(tǒng)末端執(zhí)行設(shè)備，負責(zé)機組狀態(tài)毫秒級實時感知與上送，接收切機命令切除單臺機組。

第一，機組狀態(tài)全過程感知。利用每個發(fā)電單元部署的源控終端采集箱式變壓器低壓側(cè)電氣量、開關(guān)量，源控終端實時自主判斷機組狀態(tài)，并將該狀態(tài)實時上傳至緊急態(tài)監(jiān)控裝置，再至穩(wěn)控裝置，實現(xiàn)機組狀態(tài)電網(wǎng)事故前、事故中、事故后的全過程毫秒級狀態(tài)實時感知。

第二，功率損失量精確計算。緊急態(tài)監(jiān)控裝置實時采集源控終端上送的發(fā)電單元信息，在電網(wǎng)發(fā)生嚴重交直流故障時，接收電網(wǎng)故障信號觸發(fā)啟動進入功率損失量統(tǒng)計邏輯，考慮低穿的影響，只計及由于脫網(wǎng)導(dǎo)致的功率損失總量，并送至安全穩(wěn)定控制裝置，安全穩(wěn)定控制裝置將此損失量上送至電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)，用于大電網(wǎng)精準緊急控制。

第三，新能源精益柔性控制。當(dāng)前，在電網(wǎng)緊急情況下對風(fēng)電場和光伏電站的控制普遍采取直接切除饋線的方式，此方式單一、粗放，光伏逆變器功率快速調(diào)節(jié)特性為柔性控制提供了必要條件。新能源場站全景系統(tǒng)在收到緊急切機命令后，以單個發(fā)電單元為最小控制對象執(zhí)行控制命令，直接切除風(fēng)電機組或向光伏逆變器發(fā)出功率調(diào)節(jié)指令，進行功率快速柔性控制，達到精益、柔性控制。

第四，可控資源監(jiān)視。安全穩(wěn)定控制層裝置向調(diào)度主站上送新能源場站發(fā)電單元以及系統(tǒng)運行工況等信息，用于新能源可控資源可視化、標簽化展示；電網(wǎng)發(fā)生故障時，安全穩(wěn)定控制層裝置通過動態(tài)錄波功能，記錄發(fā)電單元在電網(wǎng)事故前后的運行狀況，向調(diào)度主站上送錄波文件，用于事故追憶反演。
新能源場站全景監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)創(chuàng)新上具有堅實基礎(chǔ)。系統(tǒng)架構(gòu)做到了功能解耦、設(shè)計分層、接入方便、擴展靈活，狀態(tài)感知依靠機組狀態(tài)自主判別、故障過程實時跟蹤，精益控制達到整站優(yōu)化決策、單機精準切除、措施經(jīng)濟精細，可靠保障由系統(tǒng)狀態(tài)在線診斷、穩(wěn)控措施安全有效實現(xiàn)。具體技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)在三個方面。

第一，首創(chuàng)提出全站新能源發(fā)電單元“毫秒級狀態(tài)聚合與控制解耦”的緊急控制系統(tǒng)架構(gòu)。實現(xiàn)了新能源場站“過程層監(jiān)控、間隔層集控、站控層穩(wěn)控”三層毫秒級控制功能的清晰解耦及控制協(xié)調(diào)，使得新能源場站對機組的監(jiān)控在時間上拓展至毫秒級，在空間上拓展至單機組。

第二，首創(chuàng)實現(xiàn)新能源發(fā)電單元狀態(tài)快速感知方法。自主快速判斷風(fēng)電機組、光伏逆變器當(dāng)前狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)穩(wěn)控系統(tǒng)無法快速獲取機組運行狀態(tài)的問題。

第三，首創(chuàng)實現(xiàn)基于最小過切原則的調(diào)/切資源協(xié)同優(yōu)化方法。該方法通過穩(wěn)控裝置補充切饋線措施來保證緊急控制滿足控制需求，實現(xiàn)新能源場站緊急控制核心功能不失效，解決設(shè)備異常情況下穩(wěn)定控制措施執(zhí)行不到位的問題。

新能源場站全景監(jiān)控系統(tǒng)的投運，夯實了西北電網(wǎng)系統(tǒng)保護源端感知和精益執(zhí)行的基礎(chǔ)，引領(lǐng)了新能源場站全景監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，有力支撐了源網(wǎng)友好互動，對進一步提升西北電網(wǎng)穩(wěn)定控制的安全性和經(jīng)濟性具有重大意義。項目研發(fā)的全套技術(shù)裝備、積累的推廣應(yīng)用經(jīng)驗、形成的專業(yè)技術(shù)標準，將為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供可靠技術(shù)和裝備保障，提升我國大型新能源基地安全穩(wěn)定運行水平，為“雙碳”目標下的新型網(wǎng)源協(xié)調(diào)體系建設(shè)提供重要參考。 

原標題：南瑞集團：用“智慧大腦”支撐源網(wǎng)互動