《互聯電網動態過程安全防禦關鍵技術及套用》，是依託中國電力科學研究院、國網河南省電力公司、南京南瑞集團公司、國網新疆電力公司、華中科技大學、山東大學，主要完成人為湯涌、孫華東、易俊、宋新立、仲悟之、林偉芳、張劍雲、劉文焯、羅劍波、李文鋒、何劍、卜廣全、文勁宇、張恆旭、郭為民的科研項目。
基本介紹
- 中文名：互聯電網動態過程安全防禦關鍵技術及套用
- 依託單位：中國電力科學研究院等
- 主要完成人：湯涌、孫華東、易俊等
- 獲獎情況：國家科技進步獎一等獎
項目背景,研究成果,
項目背景
互聯電網受到擾動後的動態過程中，關鍵輸電斷面聯絡線連鎖開斷、受端電網局部電壓崩潰是引發大停電的兩大直接原因。根據CIGRE的數據，21世紀發生的13次負荷損失超過300萬千瓦的大停電事故中，與之相關的高達12次，影響人口超過10億，經濟損失超過1000億美元。與國外相比，中國電網輸電規模、輸電距離、電壓等級均居世界第一，重要負荷中心受電比例超過50%，由此帶來的輸電斷面安全運行問題、受端電網動態電壓支撐問題更為突出，動態過程安全防禦問題亟待解決。
如何實現互聯電網動態過程安全防禦，避免大停電，是世界性難題，突出表現在：①衝擊能量在輸電斷面上引發功率波動和振盪是造成線路開斷的直接原因，但電網動態過程極為複雜，波動峰值預測、振盪性質辨識、擾動源定位和功率控制十分困難。②電壓崩潰會造成事故急劇擴大，但動態過程中各類穩定問題相互交織，準確判別電壓失穩、評價動態電壓支撐能力難度很大。③仿真分析是確定關鍵輸電斷面及電壓失穩風險區域的必要手段，但長時間複雜動態過程的準確仿真對算法和模型要求極高，收斂性、效率、精度兼備非常困難。
研究成果
在國家973計畫等項目支持下，該項目團隊歷時14年，攻克了上述技術難題，首次建立了互聯電網動態過程安全防禦技術體系：①提出了輸電斷面功率波動峰值預測方法，建立了電力系統強迫振盪理論，發明了強迫振盪和負阻尼低頻振盪的辨識方法，攻克了擾動源線上精確定位技術，研製出分類分時聯合控制系統，解決了輸電斷面功率波動和振盪“預測、辨識、定位、控制”4項難題。②提出了電網主導失穩模式辨識方法，突破了動態電壓支撐能力評估技術，制定了我國首個電壓穩定評價標準，研製出電壓穩定全過程防控系統，提出了國家電網動態電壓支撐能力提升方案，大幅提升電網電壓穩定水平。③提出了自動變階變步長組合數值積分等系列算法，解決了時間常數相差5個數量級元件之間相互影響難以準確模擬的難題，研發出世界首套“毫秒級-秒級-分鐘級”多時間尺度統一仿真的電力系統全過程動態仿真軟體（PSD Power Tools），實現了國家電網（約50000節點）數十分鐘乃至數小時動態過程的準確仿真。
該項目獲行業/省部級科學技術獎一等獎3項、中國專利優秀獎1項。獲授權發明專利61項、軟體著作權13項，編制標準9項，出版專著5部，發表SCI/EI論文298篇。院士專家組成的鑑定委員會認為項目成果總體達到國際領先水平。
該項目直接經濟效益11.6億元。成果套用於34個省級及以上電網規劃調度運行及高校科研教學中，大幅提升了互聯電網動態過程安全防禦能力。輸電斷面動態功率分析與控制技術有力保障了西南水電大規模送出，近三年減少長江上游棄水電量533億千瓦時。國家電網動態電壓支撐能力提升方案涉及22個重點輸電工程、45套動態無功補償設備，累計提升輸電能力約1600萬千瓦。全過程動態仿真軟體在國內市場占有率超過80%。成果還套用於葡萄牙、巴西、印度尼西亞等國家的電網安全分析中。
