勇攀科研高峰 護(hù)航冀北好“風(fēng)光”

肖冬梅

“今年國(guó)家電網(wǎng)公司和冀北公司第二季度工作會(huì)議，都緊密圍繞著高質(zhì)量發(fā)展這個(gè)主題，部署了服務(wù)新能源發(fā)展重點(diǎn)工作。讓我倍感振奮、深受鼓舞。”雖然已經(jīng)走上了領(lǐng)導(dǎo)崗位，可是劉輝的心思還是在想著如何服務(wù)好冀北地區(qū)新能源發(fā)展。

作為冀北公司新能源領(lǐng)域的拓荒者、護(hù)航者，劉輝同新能源的不解之緣還要從2011年說起。

那一年，電科院敏銳地察覺到新能源大規(guī)模發(fā)展所帶來的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，決定成立新能源研究所，以應(yīng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的緊迫問題。劉輝有幸從電力系統(tǒng)研究所高級(jí)主管提任為新能源所副所長(zhǎng)。

新能源所成立初期，只有7名員工，大多數(shù)人都沒有接觸過新能源。面對(duì)緊迫的生產(chǎn)運(yùn)行壓力，所有人心里都繃緊了一根弦。面對(duì)新能源知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的巨大空白，劉輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)秉持“來源于生產(chǎn)、服務(wù)于生產(chǎn)”，以科技創(chuàng)新為目標(biāo)，努力填補(bǔ)自身短板。

2012年5月14日，張家口發(fā)生了國(guó)內(nèi)外首例因無(wú)功補(bǔ)償裝置投切引起的風(fēng)機(jī)高電壓脫網(wǎng)事件。面對(duì)這一從未有過的挑戰(zhàn)，所有人都感到迷惑，不知如何著手分析和處理這一問題。劉輝翻閱了大量文獻(xiàn)資料，夜以繼日地分析故障錄波數(shù)據(jù)，最終斷定這起高電壓事件是由于風(fēng)電大發(fā)時(shí)無(wú)功調(diào)整過于靈敏所致。沿著這一線索，劉輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功定位了導(dǎo)致脫網(wǎng)的誘因，闡明了故障的演變規(guī)律，提出明確的調(diào)度運(yùn)行措施。

此后，他又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后研究了沽源地區(qū)次同步振蕩、柔直近工頻振蕩等世界難題，創(chuàng)造性提出了“機(jī)組優(yōu)化-場(chǎng)站抑制-集中監(jiān)控”的振蕩治理組合拳，有效降低了大規(guī)模新能源匯集系統(tǒng)寬頻帶振蕩風(fēng)險(xiǎn)。2023年，劉輝團(tuán)隊(duì)牽頭的《風(fēng)電機(jī)組次同步振蕩抑制方法和裝置》發(fā)明專利榮獲中國(guó)專利銀獎(jiǎng)。這是冀北電力在專利領(lǐng)域獲得的最高榮譽(yù)，也是對(duì)團(tuán)隊(duì)在新能源友好并網(wǎng)領(lǐng)域持續(xù)深耕的最佳褒獎(jiǎng)。

隨著冀北地區(qū)新能源占比提高，同電力系統(tǒng)可用調(diào)節(jié)能力下降，急需研究新能源主動(dòng)支撐技術(shù)，使新能源場(chǎng)站具備一定的頻率和電壓支撐、抑制寬頻振蕩等能力，以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。劉輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)承接了國(guó)網(wǎng)虛擬同步機(jī)科技示范工程，率先開展構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)在大規(guī)模新能源場(chǎng)景的應(yīng)用探索。

面對(duì)這一技術(shù)“無(wú)人區(qū)”，劉輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合攻關(guān)，成功構(gòu)建了電壓源型虛擬同步機(jī)理論體系，突破了虛擬同步機(jī)主動(dòng)支撐關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。最終，世界上首個(gè)具備虛擬同步機(jī)功能的新能源電站在張家口國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地建成投運(yùn)。這意味著我國(guó)在虛擬同步機(jī)技術(shù)大規(guī)模工程應(yīng)用方面走到了世界前列，同時(shí)也帶動(dòng)了構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)研究的熱潮。

隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的加快推進(jìn)，精確模擬大量新能源電源接入電力系統(tǒng)帶來的動(dòng)態(tài)特性又給仿真技術(shù)提出了更高要求。仿真是認(rèn)知電力系統(tǒng)最重要的工具，相當(dāng)于給電力系統(tǒng)做體檢。傳統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)仿真相當(dāng)于CT，無(wú)法精細(xì)刻畫新型電力系統(tǒng)的毫秒級(jí)特性，電磁暫態(tài)仿真相當(dāng)于拍核磁，是最先進(jìn)的評(píng)估手段，可以精準(zhǔn)排查新型電力系統(tǒng)的安全隱患。

為了加快仿真技術(shù)攻關(guān)，劉輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)超前啟動(dòng)了這一“卡脖子”難題的攻關(guān)工作，累計(jì)投資5000余萬(wàn)元購(gòu)置了一流仿真設(shè)備，集中青年骨干力量歷時(shí)7年攻克了新能源精確化建模、多仿真及并行計(jì)算等一系列難題，仿真精度相比傳統(tǒng)仿真技術(shù)提升了1倍，仿真速度提升了17倍，仿真規(guī)模提升了6倍，首次實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化仿真平臺(tái)新能源接入規(guī)模達(dá)千萬(wàn)千瓦，成功應(yīng)用到張北柔直、張雄特高壓等重大工程送出能力校核，有力保障了冀北電網(wǎng)安全穩(wěn)定與新能源高效消納。

一直以來，劉輝深耕新能源友好并網(wǎng)和電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析領(lǐng)域，承擔(dān)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、國(guó)網(wǎng)公司級(jí)以上科技項(xiàng)目31項(xiàng)，作為主要完成人獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)17項(xiàng)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獲得了“風(fēng)光儲(chǔ)并網(wǎng)運(yùn)行與實(shí)證技術(shù)”國(guó)家電網(wǎng)公司實(shí)驗(yàn)室和“大規(guī)模新能源主動(dòng)支撐技術(shù)”國(guó)家電網(wǎng)公司科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)雙命名。他本人也榮獲國(guó)家電網(wǎng)公司特等勞動(dòng)模范等多個(gè)榮譽(yù)稱號(hào)。

“榮譽(yù)和成績(jī)代表的是過去，帶來的更多是責(zé)任。當(dāng)前，冀北公司正實(shí)施新型電力系統(tǒng)全域綜合示范、張承工程等重大任務(wù)部署。我們必須錨定‘兩個(gè)標(biāo)桿建設(shè)目標(biāo)，接續(xù)攻關(guān)新能源并網(wǎng)核心技術(shù)，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。”劉輝如是說。